Гб - Гб1 + Гбг; Гэ = Гг! + Гэг; Як = /к1 + Як» = г*.] + г„2; Гэ + /?э

Гэ+Гб+/?э + Кб

где Y6-коэффициент токораспределения базы; /вых -ток через нагрузку (индикаторный прибор); /вх-ток во входной цепи, отбираемый от источника измеряемого напряження t/, и равный сумме „ токов через базу и сопро-

""7 тивление/?б-

Ток через индикаторный прибор

бых вх

/?д + /?вх Як

Рис. 42. Эквивалентная схема- балансного транзисторного каскада.

Кб+Р(Гэ+/?э) Як+Яп

(89)

где Яд - последовательное сопротивление во входной цепн. Оно равно сумме сопротивлений источнГ1ка измеряемого напряжения и добавочного сопротивления, если это сопротивление имеется.

Для вольтметра на пределе измерения Он добавочное сопротивление равно:

и., к,

~Яв

(90)

где /н - ток полного отклонения индикатора.

Сопротивление шунта, который нужно включить параллельно входу усилителя на предел измерения по току /п, равно:

Яш -"

1«Яв

(91)

При расчете усилителя параллельная обратная связь не учитывалась, так как ее действие в данном случае незначительно. Действительно, коэффициент обратной связи

Кп =

Ян +Яп.с Яб + (Гэ+Яэ)

(92)

в этой схеме менее двух сотых процента. Здесь резистор /?п.с задает лишь начальный режим транзистора и то, что он присоединён к коллектору, а не непосредственно к батарее, не играет существенной роли.

Удобно последовательно с входом усилителя включить резистор такого сопротивления, чтобы оно дополняло входное до ближайшего целого круглого значения. Например, при полученном в данном случае /?вх =34,8 ком последовательно с ним нужно включить 15,2 кож, тогда сопротивление входа будет 50 ком.

Следует округлить и коэффициент усиления по току, выбрав надлежащие сопротивления резисторов в эмиттере, но проще включить параллельно входу резистор с регулируемым сопротивлением и скорректировать им коэффициент усиления. Второй путь - включить регулируемое сопротивление последовательно или параллельно индикатору.

Проектируя каскад, нужно учитывать условия получения максимальной его стабильности. Основной причиной самопроизвольных изменений тока нагрузки (дрейфа) является сильная зависимость обратного тока коллектора /ко от температуры. Для полностью симметричного каскада изменение тока в нагрузке связано с изменениями обратных токов A/koi и А/к02 следующим образом:

A/h=S А/к.01-А/к.02 дЗ

Величина

-ТТр

называется коэффициентом нестабильности. Этот коэффициент показывает, попросту говоря, насколько изменяется ток коллектора транзистора при изменении обратного тока /ко. Заметим, что такое определение коэффициента нестабильности правильно для германиевых транзисторов; у кремниевых нестабильность тока коллектора вызывается не столько изменениями /ко, сколько температурными изменениями р и напряжения на эмиттере транзистора.

Очевидно, что для обеспечения малого дрейфа балансного каскада необходимо:

1. Выбирать транзисторы с возможно близкими зависимостями обратных токов коллектора от температуры. Так как такой отбор сложен, ограничиваются обычно выбором транзисторов с равными значениями /«о при комнатной температуре. Поскольку интервал ра бочих температур усилителя практически укладывается в 20° С (12- 32°С), в первом приближении такого выбора достаточно.

2. Коэффициент нестабильности должен быть возможно меньшим. Из выражения (88) для Уб видно, что для этого следует в цепь эмиттера включить возможно большие, а в цепь базы возможно меньшие сопротивления. Оптимальный случай/"э 4-/ > »б + /?б

и S=b1/Y6 ~1. Однако практически такого значения коэффициента нестабильности добиться почти невозможно. Это объясняется тем, что уменьшение Re, и увеличение /?э влечет за собой уменьшение коэффициента усиления каскада по току, а также еобходимость повышения напряжения батареи питания для сохранения режима транзистора.

Принято считать удовлетворительными значениями S = 2 -5. Однако посмотрим, как, связаны между собой коэффициент нестабильности S и коэффициент усиления каскада по току Kj Для простоты расчет произведем для одной половины параллельно-балансного каскада.

Коэффициент усиления по току при малом сопротивлении нагрузки/?кС/?к равен:

поскольку входное сопротивление самого транзисторного усилителя /?вх =б + (э+э) ~ Рэ- Разрешая выражение (95) отно-

сительно Р, получим:

с другой стороны, из выражения (94) для коэффициента нестабильности (учитывая, что Гэ С и Гэ к. Но)

-

Приравнивая правые части, найдем окончательно:

К/ =---. (96)

l+S---

Лб(Кэ + ед

Отсюда видно, что коэффициент усиления по току меньше козф-фици,ита нестабильности.

При очень большом значении (5 К/ -RIRa, а S=1+Rq/R3, и в этом случае

/C/=S-1. (97)

От каскада требуется усиление по току порядка 20, такого порядка будет и S.

Однако вследствие глубокой отрицательной обратной связи рассматриваемый балансный каскад и при таком значении достаточно стабилен для того, чтобы служить усилителем тока (К/ = 15 25) для вольтметра или авометра. Если нужна предельно малая нестабильность при сохранении сравнительно большого коэффициента усиления каскада (работа на высокочувствительный индикатор, например), то включают общее эмиттерное сопротивление. На коэффициент усиления каскада оно не влияет, так как токи сигнала обоих транзисторов находятся в противофазе и падение напряхсения на общем сопротивлении остается неизменным. Токи же /км н /коа протекают через общее сопротивление в фазе -они одновременно увеличиваются и одновременно уменьшаются, и в отношении влияния этого сопротивления на нестабильность дело обстоит так, как если