книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей
..pdfУ гол |
н а к л о н а |
tg (p j ко м п ен сац и о н н о й х а р а к те р и с ти к и |
|
со п р о ти в л е н и я т е р м о р е з и с т о р а , |
(прим еняем ого д л я с та б и |
||
л и за ц и и |
р а б о ч е й |
то ч ки п ер во |
го к а с к а д а , при котором |
в за д а н н о м и н т е р в а л е п о л о ж и т е л ь н ы х те м п е р ат у р о б е с
п е ч и в а ет с я |
т р е б у е м о е |
|
п р и р а щ е н и е |
то к а |
к о л л е к то р а |
А /и/, |
||||||||||||||||
м о ж е т б ы ть о п р е д е л е н с л ед у ю щ и м о б р а зо м . |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
И з |
(5 -17) |
и |
(5 -18) |
п р и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Д4 о |
°с |
|
|
|
Kin |
|
и |
M i |
|
|
|
|
|
/?, |
- |
10 |
tg Ф, |
|||||
|
|
|
|
|
^DXOt |
|
|
|||||||||||||||
|
|
z в\020 °С |
|
|
|
|
|
'nxof |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5-60) |
|
|
A |
— |
|
|
|
|
^к20 # С ( * |
“ ) |
^к020 °С |
|
|
|
|
(5 61) |
|||||||
|
|
(Л<20 °С + |
д /к() ( | _ а) _ / к02ООС2(0.н -= ) |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
где |
Z BX0( |
и |
Z nx020 „с — со о тв етств ен н о |
входн ое |
сопоотивле» |
|||||||||||||||||
ние |
п ервого |
к а с к а д а пои |
текущ ей |
тем пературе |
и |
при |
тем |
|||||||||||||||
п ер ату р е -J- 20 |
°С . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
И з |
(5 -16) |
и |
(5 -18) |
сл ед у ет, |
что |
А |
^ |
0. |
6 |
то |
ж е |
в р е |
|||||||||
мя |
в |
з а в и с и м о с т и |
от |
|
вел и ч и н ы |
|
А /к< ток б азы |
при |
|
|||||||||||||
=,£1+20 °С |
м о ж е т к а к |
в о з р а с т а т ь , |
т а к |
и у м ен ь ш аться . П о |
||||||||||||||||||
я в л ен и е |
о т р и ц а т е л ь н о г о з н а к а |
в |
(5-61) сви д етел ьств у ет |
|||||||||||||||||||
о то м , |
что |
п р и |
в ы б р ан н о м |
ти п е |
тр а н зи с то р а , |
рабочем |
||||||||||||||||
р е ж и м е |
его |
и |
з а д а н н ы х у с л о в и я х |
и сп о л ьзо ван и я |
к а с к а д |
|||||||||||||||||
с т р е б у е м о й |
к о м п ен сац и о н н о й |
х а р а к те р и с ти к о й не |
м о ж ет |
|||||||||||||||||||
б ы ть р е а л и з о в а н . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
И н т е р е с н о |
то, |
что |
у с л о в и е А |
> |
0 |
и м еет |
д в е |
о б л асти |
|||||||||||||
р е а л и зу е м о с т и : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Ч |
" Р и |
A m - c f 1 — а ) :: |
/ к020-С |
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- М |
М |
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.62) |
||
|
2) |
в |
сл у чае, |
к о гд а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
А<20 »С (1 |
а) ^ |
4о20 *С |
И 4(120 “С ^ |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
> |
( /к * |
- с + |
д 7 к<) а |
- |
■*) ■2 - ( м |
' “ А |
|
|
|
(5-63) |
|||||||
|
У сл о в и я, |
вы паж енны е соотнош ениям и |
(5-62) |
и |
(5-63), |
|||||||||||||||||
п р и в о д я т |
к |
реш ениям, |
пои |
которы х |
Di |
1. |
Д ей стви тел ь |
|||||||||||||||
но, |
из |
ф орм улы |
(5-61) |
пои |
/ к020<>с ^> М |
1 — а ) |
и |
/ к020 оС Х |
||||||||||||||
X 2 < » . » - a) M |
/ K20ec + |
A U ( i , - « ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
£>t = |
2 - '° - u |
- 2). |
|
|
|
|
|
(5-64) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
121 |
Т а к |
как |
D t |
я в л я ется ф ун кц и ей от tgcpi, то м о ж е т б ы ть |
||||||||||||||
устан овлен а |
зави си м о сть |
|
м еж д у |
|
и t g ерь |
а т а к ж е |
|||||||||||
величинам и |
% с и sTX д л я |
|
к а с к а д а , |
в к о т о р о м |
с о п р о т и в |
||||||||||||
ление |
эм иттер — кол л екто р |
т р а н зи с т о р а |
и с п о л ь з у е т с я |
||||||||||||||
в качестве тер м о р ези сто р а. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
То, |
что т а к а я |
зави си м о сть |
и м еет |
м есто , |
в и д н о из |
||||||||||||
рис. 5-4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И з приведенны й соотнош ений |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
M l |
М уQOQ |
|
вх-020 °С |
1 о ^ ^ |
^ |
|
|
(5-65) |
||||||
|
|
|
|
^0X01 |
|
|
|
||||||||||
С огласно |
(5-18) и |
(5-60) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Ж 03оС= |
( |
- |
^ |
— |
l Q 'A ne4' - D t ) ( D t — I ) - 1 |
(5-66) |
|||||||||||
“ |
|
\ |
“ вх020 вС |
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|||
И з |
(5-30) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R*0 = |
|
|2 Т|.1 0 - Д' te ъ |
|
|
|
|
(5-67) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
(10' ►,06Д_^ | |
1 + 'вх020 °С |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Таким |
обоазом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
• |
|
А |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я 20 |
|
|
|
|
1*г| |
, JQ—Л/tg |
ф| |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
^вх020 °С |
|
|
|
|
|
(5-68) |
||||||
21 °С |
2вх020 °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
(I01’•a5A- i ) |
( i + |
r |
|2г| |
- Л |
\ |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
^вхога |
°с / |
|
|
|
На |
основе |
(5-66) |
и |
(5-68) п осле |
преобразований |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
ДГ —- « ° 1 - |
|
|
|
|
||||
|
|
t g ? , = |
|
lg |
^вх020 "С |
|
|
|
(5-69) |
||||||||
|
|
h - t |
|
NDt |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
гд е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
= |
(Ю 0,05д — |
1) |
( 1 - f |
j - |
]ZA |
V |
|
(5-70) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
Zвх020 °С |
/I * |
|
|
||
|
|
|
|
|
P = r |
J £ s L - Ю |
, - 1 ) . |
|
|
|
(5-71) |
||||||
|
|
|
|
|
|
Лвх020 DC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В ели ч и н а D t |
сущ ественно |
за в и с и т |
о т |
о б р а т н о г о |
т о к а |
||||||||||||
к о л л ек то р а |
/ ко. |
Д о п у с ти м а я |
вел и ч и н а |
э то го |
т о к а , |
п ри |
|||||||||||
которой |
р еал и зу ем |
к а с к а д |
с |
тр еб у ем о й |
т е р м о к о м п е н с а |
||||||||||||
ционной |
х ар ак тер и сти к о й при |
о д н о звен н о й |
к о р р е к т и р у ю |
||||||||||||||
щ ей схем е, из |
(5-61) |
и |
(5-69)# |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
j |
|
^ |
. Л<2о -с №* ~ |
1) + |
Dtà !Kt |
|
|
|
||||||
|
|
|
•'кодой'"' |
|
(P _j_ l)[£)t .2(0,K -2) — IJ |
* |
|
|
В е л и ч и н а D t |
м о ж е т |
б ы ть р а с сч и та н а |
п о п ри води м ой |
|||
н и ж е |
ф о р м у л е |
(5 -81) |
т р и |
вы п о л н ен и и |
у сл о в и я |
tg(pi<^; |
< ;tg c p T, гд е q>r — у го л |
н а к л о н а ко м п ен сац и о н н о й |
х а р а к |
||||
те р и с ти к и те р м © р ези сто р а, |
(П рим еняем ого в п р о ек ти р у е |
|||||
м ом |
к а с к а д е . |
|
|
|
|
|
Е сл и к о р р е к т и р у ю щ и й |
р ези сто р п о д к л ю ч ается |
п а р а л |
л ел ь н о т е р м о р е з и с т о р у , то д л я п о л у ч е н и я тр еб у ем о го
tg<pi с о г л а с н о |
(5 -6) |
со п р о ти в л ен и е |
п ер во го м о ж е т бы ть |
|||||
р а с сч и та н о по ф о р м у л е |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1_ю 4Л<е v» |
|
(5-73) |
||
|
|
R u i- R - i Ю4/ fi |
IqM^B fT |
|
||||
|
|
|
|
|||||
В с л у ч а е , |
к о гд а к о р р е к т и р у ю щ и й |
р ези сто р |
в к л ю ч а е т |
|||||
ся п о с л е д о в а т е л ь н о |
т е р м о э л е м е н ту , |
в е л и ч и н а |
его |
со п р о |
||||
ти в л ен и я с о г л а с н о (5 -4) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Юд м 6 f i _10AMg |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
--------• |
|
(5- |
П р и |
р а с ч е т а х |
по |
ф о р м у л а м |
(5-55) — (5-57) |
в б о л ь |
|||
ш и н стве |
с л у ч а е в |
м о ж н о п р и н ять, что Z BX02 |
не |
зави си т |
от т е м п е р а т у р ы , т а к к а к в у с и л и те л я х р а с см а тр и в ае м о го
ти п а |
о б я з а т е л ь н ы м |
эл ем е н то м |
вто р о го к а с к а д а |
я в л я е тс я |
|||||
р ези сто р R 'о.с (ом . |
рис. 5 -1 0 ), |
с п о м о щ ью |
ко торого о б ес |
||||||
п е ч и в а ет с я |
п о д а ч а |
н а к о л л е к т о р |
т р а н зи с т о р а |
первого |
|||||
к а с к а д а н а п р я ж е н и я , н ео б х о д и м о го д л я со х р ан ен и я |
в ы |
||||||||
со ки х у с и л и т е л ь н ы х |
сво й ств |
его. |
|
|
|
|
|||
В е л и ч и н а с о п р о т и в л е н и я |
р е зи с то р а в |
цепи |
О О С |
м о |
|||||
ж е т |
б ы ть |
о п р е д е л е н а и сх о д я |
из |
у сл о ви й о б есп еч ен и я |
тр е б у е м о го н а п р я ж е н и я н а к о л л е к т о р е т р а н зи с т о р а п е р
вого к а с к а д а . В это м с л у ч а е |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
пг |
__ |
g2 (t/к, |
^бг) |
|
|
|
|
(5-75) |
|
|
|
А о.с — |
1j К2 |
1/ К02 * |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
г д е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
_ , |
7кг ( I аа) Люг |
|
| |
гэ |
^ |
. |
(5-76) |
||
|
и <ь ^ |
------------- |
-------------^ гб2 |
|
|
J |
|||||
Т р е б у е м а я в е л и ч и н а н а п р я ж е н и я на к о л л е к то р е т р а н |
|||||||||||
зи с т о р а |
.п р е д ы д у щ е го |
к а с к а д а |
м о ж е т |
бы ть |
|
о б есп еч ен а |
|||||
т а к ж е |
з а |
сч ет |
в в е д е н и я д о п о л н и тел ьн о го |
см е щ е н и я |
|||||||
в ц еп ь |
э м и т т е р а |
п о сл ед у ю щ его |
к а с к а д а . В |
этом |
с л у ч а е |
с н и ж а е т с я к . л . д . у с и л и те л я , о д н ак о п о я в л я е т с я в о з м о ж н ость п о с т р о е н и я м н о го к а с к а д н ы х у си л и тел ей с н еп о
средственны м |
соединением |
т р а н зи с то р о в |
с м е ж н ы х |
к а с к а |
||||||||||||||||
дов, |
в которы х эф ф екти вн о |
|
и сп о л ьзу ю тся |
у с и л и т е л ь н ы е |
||||||||||||||||
свойства тр ан зи сторов . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
С опротивление |
р ези сто р а, |
с к о то р о го |
о б е с п е ч и в а е т с я |
|||||||||||||||||
п одача |
д о п о лн и тельн ого |
см ещ ен и я |
(н а |
р и с . |
5 -1 0 |
п о к а |
||||||||||||||
зан |
п ун кти ром ), м о ж е т б ы ть |
(рассчи тан о |
п о ф о р м у л е |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
( D |
C |
|
" |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(5 -77) |
||
где |
t/'o .c — п ад ен и е |
н а п р я ж е н и я |
на |
с о п р о ти в л е н и и |
|
R '0.с. |
||||||||||||||
С опротивление |
р ези сто р а |
|
в цепи |
О О С |
в д а н н о м |
с л у |
||||||||||||||
чае |
м ож ет бы ть о п р ед ел ен о |
|
и сходя |
из |
д о п у с т и м о й |
|
в е л и |
|||||||||||||
чины п отерь усиления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
= |
(1 - |
|
О) {10“д а и |
- 1 |
) |
Z „ „ , |
|
|
(5-78) |
|||||||
гд е |
к и = |
201g y t ------- потери |
усиления |
|
по |
н ап ряж ен и ю |
||||||||||||||
при |
последовательной |
ООС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Д л я |
со х р ан ен и я |
вы со ки х |
|
у си л и тел ьн ы х |
с в о й с тв |
|
т р а н |
|||||||||||||
зи стора |
п ервого -каскада |
н еоб ходи м о, |
ч то б ы |
н а п р я ж е н и е |
||||||||||||||||
на |
его |
ко л л екто р е |
|
£/Ki ^ 0 , 7 — 1 |
в. П о э т о м у |
п о с л е |
|
о п р е |
||||||||||||
деления |
из (5-78) |
вели чи н ы |
|
R '0.Q н ео б х о д и м о |
п р о и зв е с т и |
|||||||||||||||
поверочны й расчет по ф о р м у л е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
£ /« ,= £ /« , + |
|
l a = Z a s |
|
|
|
|
|
|
(5 -78а) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т р еб у ем ая |
вели чи н а |
UKi |
|
м о ж е т |
б ы ть |
о б е с п е ч е н а |
т а к |
||||||||||||
ж е |
при |
вклю чении |
в |
цеп ь |
б азы |
п о с л е д у ю щ е го |
к а с к а д а |
|||||||||||||
резистора |
Re |
(на |
р и с . 5-10 |
п о к а з а н |
п у н к т и р о м ). В |
д а н |
||||||||||||||
ном вар и ан те: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
вы ходной |
к а с к а д |
м енее |
|
ч у в ств и тел ен |
к |
и зм е н е н и я м |
|||||||||||||
сопротивления R dKi о т тем п ер ату р ы , ч то |
о с о б е н н о |
|
с у щ е |
|||||||||||||||||
ствен н о |
п р и п ри м ен ен и и |
в |
|
п ер во м |
и в т о р о м |
к а с к а д а х |
||||||||||||||
тр ан зи сто р о в оди н аковой м ощ ности; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
о б есп еч и вается |
|
и звестн ая с в о б о д а |
п р и |
в ы б о р е |
|
р а б о |
|||||||||||||
чего р еж и м а |
первого |
к а с к а д а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
П р и |
УСЛОВИИ, ЧТО Д‘/ К21 = 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Re |
|
|
x i4 v HI |
|
'ВХ02* |
|
|
|
|
(5-79) |
|||||||
|
|
|
/я02 [2 (°.w -2 ,_ ij |
|
|
|
|
|
||||||||||||
гд е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 — (1 + |
5,) • 10 4“ s ,W l. |
|
|
|
|
(5-80) |
В е л и ч и н а п р и р а щ е н и я то к а к о л л е к т о р а тр а н зи с то р а
п ер во го |
к а с к а д а |
N IKt т р и |
и звестн о м |
у гл е н а к л о н а |
к о м |
|||||||
п ен сац и о н н о й х а р а к т е р и с т и к и |
п р и м ен яем о го |
т е р м о р е зи |
||||||||||
сто р а |
( tg c p i= tg c p T) |
м о ж е т |
б ы ть о п р е д ел е н а |
из |
соотн о |
|||||||
ш ений, п о л у ч е н н ы х |
н а о сн о в е |
(5 -69) |
и |
(5 -6 1 ): |
|
|
|
|||||
D t = |
N |
^вхоt |
|
&1 |
|
л м о At tg «Pi |
\ Ч |
|
|
|||
|
|
"вх020 °С |
|
'ВХ020 ? |
) ( |
|
|
2вх020 °С |
’ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5-81) |
|
д / Ht |
/км |
«с<1 - |
“) |
+ |
/«020 •cD t [2C.H -.J_JJ |
||||||
|
' к20 вС |
|
|
|
^*/«20“с(1 |
— а) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5-82) |
В |
у с и л и т е л я х |
с |
н еп о ср ед ств ен н о й |
св я зью |
м еж д у |
к а с |
||||||
к а д а м и |
д л я о б е сп е ч ен и я |
вы сокой |
стаб и л ьн о сти |
п о с л е |
||||||||
д у ю щ его , к а к п р а в и л о , |
б о л ее |
м о щ н о го к а с к а д а |
необхо- |
с отрицательной обратной связью и термо
компенсацией. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
д и м о д о п у с ти ть |
н е к о то р у ю |
н естаб и л ь н о сть |
р аб о чей |
точки |
|||||||||
в -п ред ы дущ ем |
к а с к а д е . |
Э то |
м о ж е т |
бы ть |
эф ф ек ти в н о |
||||||||
•и сп ользован о |
д л я |
с о к р а щ е н и я |
ч и сл а |
эл ем е н то в , о б есп е |
|||||||||
ч и в а ю щ и х |
с т а б и л и з а ц и ю |
р аб о ч его |
р е ж и м а |
у с и л и тел я на |
|||||||||
п о сто я н н о м |
то к е . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Т а к , н а п р и м е р , |
это р е а л и з у е т с я в |
у си л и тел е, в |
к о то |
||||||||||
ром с т а б и л и з а ц и я |
р а б о ч е й |
то ч ки |
п ер во го |
к а с к а д а |
о б е с |
||||||||
п е ч и в а е т с я |
з а |
с ч е т |
п а р а л л е л ь н о й |
О О С , |
а |
вто р о й к а с к а д |
|||||||
с т а б и л и з и р у е т с я |
к о м б и н и р о в а н н ы м способом |
(рис. |
5 -1 1 ). |
||||||||||
В т а к о м |
у с и л и те л е |
к о л л е к то р н ы й |
ток |
т р а н зи с т о р а |
|||||||||
п ер в о го к а с к а д а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
/ К1 — Sj |
|
|
|
«1 |
Г |
Е |
/«г (1 |
|
аа) ■ |
/ К02 | |
(5-83) |
||
|
|
, |
, Я"о.о I |
Я'а |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
R'э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П ри ращ ен и е |
то ка |
Дh a |
в |
цепи |
к о л л е к т о р а |
т р а н з и с т о |
|||||||||||||
ра |
первого |
к а с к а д а |
при |
и звестн о й |
в е л и ч и н е |
к о э ф ф и |
||||||||||||||
циента |
|
реж им ной |
н естаб и льн о сти |
si, |
у ч и т ы в а я , |
что |
||||||||||||||
в |
исследуем ом |
к а с к а д е ^2o=i^2« = |
°o |
и |
D t = |
1, |
с о г л а с н о |
|||||||||||||
(5-61) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
A /Kt = |
! К^ ° ° С- [2(0' и - а ) — 1]. |
|
|
|
(5-84) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Otj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У равн ен и е (5-61) |
не со д ер ж и т |
с о с т а в л я ю щ и х , |
х а р а к |
||||||||||||||||
теризую щ их |
стаб и л ьн о сть |
|
р аб о ч его |
р е ж и м а |
к а с к а д а . |
|||||||||||||||
П оэтом у |
в ф о р м у л е |
|
(5-84) |
член |
|
|
|
п р е д с т а в л я е т |
||||||||||||
" |
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
собой |
м ак си м альн о |
во зм о ж н о е |
зн ач ен и е |
к о э ф ф и ц и е н |
||||||||||||||||
та |
si. |
С л ед о вател ьн о , |
д л я |
с та б и л и зи р о в а н н о го |
|
к а с к а д а |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ДAct— |
|
hк020 вС [2<0 .К -! |
- 1 ] . |
|
|
|
(5-85) |
|||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
» ___________ è lü _______ |
|
|
|
|
(5-86) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^к020 eC 12t0»1 * ~а) |
1] |
|
|
|
|
|
|
||||
|
П риведенны е |
ф о р м у л ы |
|
п о зв о л я ю т |
р а с с ч и т а т ь |
т р е |
||||||||||||||
буемый |
угол |
н акл о н а |
ко м п ен сац и о н н о й |
х а р а к т е р и с т и к и |
||||||||||||||||
tgq>3Ki |
сопротивления |
|
эм и ттер — к о л л е к т о р |
т р а н з и с т о р а |
||||||||||||||||
первого |
к а с к а д а |
при |
п р и р ащ ен и и |
то к а |
к о л л е к т о р а , |
р а п |
||||||||||||||
ном |
AIKt, а след о вател ьн о , |
о п р ед ел и ть н е о б х о д и м о е и з м е |
||||||||||||||||||
нение |
R m |
в |
зад ан н о м |
и н те р в ал е |
т е м п е р а т у р . |
|
|
|
||||||||||||
|
С опротивление |
р ези сто р а |
R 'з м о ж е т |
б ы т ь |
р а с с ч и т а н о |
|||||||||||||||
по ф орм уле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a, ( E - U |
Ki) |
|
|
|
|
|
(5-87) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Лн 4" |
а^ |
|
(1 |
агКк2 |
^к01 4" |
а2 |
Лю2 |
^ |
|
|
||||
|
’ П ри |
известны х |
зн ач ен и ях Я 'з |
и ДЛн |
и з а д а н н о й |
м а к |
||||||||||||||
си м альн ой |
|
рабочей |
|
те м п е р ат у р е |
по |
ф о р м у л е |
(5 -8 6 ) |
|||||||||||||
м ож но |
|
рассч и тать |
величину |
к о эф ф и ц и е н та |
Si, |
п р и к о т о |
||||||||||||||
рой |
обесп ечи вается |
|
тр е б у е м а я с т а б и л ь н о с т ь |
|
р а б о ч е й |
|||||||||||||||
точки |
второго к аск ад а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
В еличина |
со п роти влен и я |
р е зи с то р а |
R " 0.c |
в |
ц е п и |
п а |
р ал л ел ьн о й О О С м о ж ет бы ть р а с с ч и т а н а но ф о р м у л е
(4 -7 а ). С л ед у ет |
учесть, |
что |
в д ан н о м |
с л у ч а е к ' з —R u i. |
||||
|
П оверочны й |
расчет |
ко л л ек то р н о го |
т о к а т р а н з и с т о р а |
||||
/„1 |
п ервого к а с к а д а |
и |
ко эф ф и ц и ен та |
его |
р е ж и м н о й н е |
|||
стаб и льн ости |
Si |
м о ж ет |
бы ть |
п р о и зв ед ен |
с о о т в е т с т в е н н о |
|||
по |
ф о р м у л а м |
(5-83) |
и (4 -5 ). |
|
|
|
|
М н о г о к а с к а д н ы е |
|
у си л и тел и |
с |
н еп осред ствен н ой |
||||||||||
с в я зью . |
Р а с ч е т р а б о ч е го |
р е ж и м а |
м н о го к аск ад н ы х |
уси |
|||||||||||
л и те л е й |
с н еп о ср ед ств ен н о й |
с в я зью сл ед у ет |
п р о и зв о д и ть |
||||||||||||
при |
п о с л е д о в а т е л ь н о м |
о б х о д е к а с к а д о в . |
|
|
|
|
|||||||||
|
В о б щ е м с л у ч а е то к к о л л е к т о р а тр а н зи с то р н о го /-го |
||||||||||||||
к а с к а д а n -к а с к а д н о г о |
у с и л и те л я , |
у ч и ты в а я , |
что |
в |
р а с |
||||||||||
с м а т р и в а е м ы х |
с х е м а х |
t / K( j- i) « |
о п р е д ел я е тс я |
соотн о |
|||||||||||
ш ен и ям и : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ Kj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) 7KOj. |
(5-89) |
|||
|
А б с о л ю т н о е зн а ч е н и е п р и р а щ е н и я то к а к о л л ек то р а |
||||||||||||||
/-го к а с к а д а м о ж е т б ы ть р а с сч и та н о по ф о р м у л е |
|
|
|||||||||||||
|
|
д / «/£ = л / «. п ' / с „ + л / « , п 'л : „ + • • • + |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1—р |
|
|
|
|
|
(5-90) |
||
|
|
|
|
" Ь ^ к р |
\ \ _ К 1р |
- j - д/„$ , |
|
|
|||||||
гд е Д /ю- — п р и р а щ е н и е то к а к о л л е к т о р а , о п р ед ел я ем о е |
|||||||||||||||
со б ствен н о й н е с та б и л ь н о с т ь ю |
/-го |
к а с к а д а . |
|
|
|
|
|||||||||
|
О т н о с и т е л ь н а я |
вел и ч и н а |
п р и р а щ е н и я ко л л ек то р н о го |
||||||||||||
то к а п ри |
это м |
со с та в и т: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
SK/s = 8Ki П |
к п + |
8 к г П ^ « |
|
°крП |
|
••• + |
8KJ’ |
||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5-91) |
|
гд е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
_ |
Д/К /S |
h 8 k j _ |
|
h j |
|
|
(5-92) |
|||
|
|
|
|
K' s |
|
|
h i |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Б о л ь ш о е |
к о л и ч ество |
п р а к ти ч е с к и х схем |
у си л и тел ей |
|||||||||||
с н е п о с р ед с тв е н н о й |
с в я зь ю |
р а с см о тр е н о |
в |
[Л . |
46., |
64, |
|||||||||
83, |
95]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р е а л и з а ц и я |
к а с к а д о в |
с тер м о к о м п е н с а ц и е й . К а с к а д ы |
||||||||||||
с т е р м о к о м п е н с а ц и е й |
|
и м ею т |
р я д |
сп ец и ф и ч еск и х |
о со б ен |
||||||||||
н остей : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) |
П р и |
с т а б и л и з а ц и и |
р а б о ч е й |
точки |
с |
п ом ощ ью тер - |
||||||||
м о р ези с т о р о в |
|
п о с л ед н и е |
д о л ж н ы |
о б л а д а т ь |
та к о й |
ж е |
тепловой |
инерционностью , |
|
к а к |
и |
т р а н з и с т о р ы , |
|
п р и м е |
||||||||||||||||||
няемы е |
в |
усилительны х |
к а с к а д а х . |
В п р о т и в н о м |
|
с л у ч а е |
|||||||||||||||||||
терм орезистор |
не |
б удет |
р е а г и р о в а т ь |
н а к о л е б а н и я |
т е м |
||||||||||||||||||||
пературы |
одноврем енно |
с тр а н зи с т о р о м . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Согласно |
эк сп ер и м ен тал ьн ы м |
д а н н ы м |
к а с к а д ы |
|
на |
|||||||||||||||||||
малом ощ ны х |
|
тр ан зи сто р ах |
ти п о в |
М П 13— М П 16 |
м огут |
||||||||||||||||||||
быть |
стаби л и зи р о ван ы |
с |
п о м о щ ью |
д и о д о в |
т и н а |
Д 7 |
и |
||||||||||||||||||
термисторов типов М М Т-1 |
и Т О С -М . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Д л я |
стаби ли зац и и |
к а с к а д о в |
н а |
т р а н з и с т о р а х |
П 201 |
|||||||||||||||||||
могут |
|
быть |
и сп ользован ы |
|
т е р м и с то р ы |
|
т и п о в |
|
М М Т -8 |
||||||||||||||||
и М М Т-9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
П ри |
осущ ествлении |
с та б и л и за ц и и |
р а б о ч е г о |
|
р е ж и м а |
|||||||||||||||||||
последую щ его |
к а с к а д а |
у си л и тел я |
з а |
сч ет |
р -п п е р е х о д а |
||||||||||||||||||||
транзистора |
п ред ы д ущ его |
|
к а с к а д а |
м о гу т |
б ы т ь |
|
п р и м е |
||||||||||||||||||
нены |
следую щ ие |
со четан и я |
|
п ар |
т р а н з и с т о р о в : |
|
М П 13 |
||||||||||||||||||
(М П 14— М П 16) — П 2 0 1 , |
П 2 0 1 — П 2 0 1 , |
П 2 0 1 — П 4 , |
П 4 — |
||||||||||||||||||||||
П 4 |
и т. п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2) Т ерм орези сторы |
|
им ею т |
су щ е ст в е н н ы й |
п р о и з в о д |
||||||||||||||||||||
ственный |
р азб р о с |
п а р а м е т р о в |
и |
'м ен ьш и й |
по |
с р а в н е н и ю |
|||||||||||||||||||
с тран зи сто р ам и |
и д и о д ам и |
срок |
с л у ж б ы . |
В м е с т е |
с |
тем |
|||||||||||||||||||
они о б л ад аю т |
д вусторон н ей |
|
п р о в о д и м о с ть ю |
и |
|
п о это м у |
|||||||||||||||||||
во |
многих схем ах |
не |
м огут |
бы ть |
з а м е н е н ы п о л у п р о в о д |
||||||||||||||||||||
никовы ми |
п р и б о р ам и |
с |
о д н о сто р о н н ей |
п р о в о д и м о с т ь ю . |
|||||||||||||||||||||
В частности, |
д л я |
того, |
чтобы |
|
при |
п а р а л л е л ь н о м |
|
п о д к л ю |
|||||||||||||||||
чении |
ко |
входу к а с к а д а |
д и од ы н е |
в н о с и л и з а м е т н ы х |
и с |
||||||||||||||||||||
каж ен и й , |
они |
д о л ж н ы |
|
п р и м ен я т ьс я |
в |
з а к р ы т о м |
|
с о с т о я |
|||||||||||||||||
нии. |
В |
тако м |
р еж и м е |
их |
ц е л е с о о б р а зн о |
и с п о л ь з о в а т ь |
|||||||||||||||||||
в усилительны х к а с к а д а х |
|
с |
м а л ы м и у р о в н я м и |
в х о д н о го |
|||||||||||||||||||||
' си гн ала. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В |
случаях, |
к о гд а |
|
те р м о к о м п е н с н р у ю щ и е |
|
ц е п о ч к и |
||||||||||||||||||
вклю чаю тся |
п о сл ед о вательн о |
|
в х о д у |
м а л о м о щ н ы х |
к а с к а |
||||||||||||||||||||
дов, диоды |
д о л ж н ы и сп о л ь зо в а ть ся |
в |
о т к р ы т о м |
с о с т о я |
|||||||||||||||||||||
нии. В |
тако м |
р еж и м е |
п р о и сх о д и т |
и зв е с т н а я н и в е л и р о в к а |
|||||||||||||||||||||
сопроти влен и я ди одов и в |
|
м ен ьш ей |
с те п е н и с к а з ы в а е т с я |
||||||||||||||||||||||
п роизводственны й р а зб р о с |
их |
п а р а м е т р о в . П 'ри |
с т а б и л и |
||||||||||||||||||||||
зац и и |
|
м ощ ны х |
д ву х так тн ы х |
|
у с и л и т е л ь н ы х |
к а с к а д о в , |
|||||||||||||||||||
им ею щ их |
низкое |
входн ое |
с о п р о ти в л ен и е, |
п о те р и |
|
с и г н а л а |
|||||||||||||||||||
во входн ы х ц еп ях п р и |
п р и м ен ен и и |
д и о д о в |
м о г у т .о к а з а т ь |
||||||||||||||||||||||
ся |
недопустим о больш и м и . П о это й |
п р и ч и н е в н и х |
д о л ж |
||||||||||||||||||||||
ны |
п р и м ен яться |
со п р о ти влен и я |
с |
д в у с т о р о н н е й |
|
п р о в о |
|||||||||||||||||||
дим остью ти п а терм и сторов . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
3) |
П р и н еп осредствен н ом |
|
с о ед и н ен и и |
т р а н з и с т о р о в |
||||||||||||||||||||
см еж н ы х |
к а с к а д о в , су щ ествен н о |
о т л и ч а ю щ и х с я |
|
по |
м о щ |
||||||||||||||||||||
ности, |
те м п ер ату р н ая |
с т а б и л и за ц и я |
о п и с а н н ы м |
|
м ето д о м |
ие в с е гд а о с у щ е ст в и м |
а . Э то о б у сл о в л ен о гем, что при |
р е гу л и р о в к а |
с м е щ е н и я на б а з е т р а н зи с т о р а |
б о л ее м о щ н о го к а с к а д а з а с ч е т и зм ен ен и я то к а 7h-i о к а
з ы в а е т с я |
н ед о стато ч н о й |
д л |
я с та б и л и за ц и и |
р аб о чего |
|||
р е ж и м а |
м о щ н о го |
к а с к а д а . |
В |
ч астн о сти , п о д о б н о е |
я в л е |
||
н и е 'и м еет м есто |
п ри н еп о ср ед ств ен н о м |
соеди н ен и и |
т р а н |
||||
зи с т о р о в ти п о в М П 13 и П 4 д а ж е т р и s = |
у— ^ , |
У си ли тели |
с н е п о с р ед с тв е н н ы м со ед и н ен и ем с м еж н ы х к а с к а д о в х а р а к т е р и з у ю т с я м ен ьш и м и п о т е р я м и п а с та б и л и за ц и ю р а
бо чего ^реж им а п о |
ср ав н ен и ю |
с д р у ги м и ти п ам и у с и л и т е |
|||
л ей |
б л а г о д а р я |
со вм ещ ен и ю |
ф у н кц и й |
п о тен ц и о м етр а |
|
с м е щ е н и я и с о п р о ти в л е н и я н а гр у зк и п р е д ы д у щ его |
к а с |
||||
к а д а |
и п р и м ен е н и ю тер м о к о м п ен си р у ю щ и х |
ц еп о ч ек |
с м а |
||
л ы м п о тр е б л е н и ем эн ер ги и . |
|
|
|
О т с у тс тв и е м е ж к а с к а д н ы х со е д и н и те л ь н ы х э л ем е н то в п о з в о л я е т л е гк о п о л у ч и ть ш и р о к у ю п о л о су у с и л и в а е м ы х ч а с т о т (Л . 49], а п р и со о тв етству ю щ ем в ы б о р е р аб о ч его р е ж и м а к а с к а д о в и с п о л ь зо в а т ь их т а к ж е в к а ч е с т в е у с и
л и т е л е й п о с то я н н о го то к а . |
|
И з в е с т н ы е п р е и м у щ е с тв а в ч ас т и |
п о вы ш ен и я с т а |
б и л ь н о с ти р а б о ч е го р е ж и м а у с и л и те л я |
с н еп о ср ед ств ен |
н ы м со ед и н ен и ем к а с к а д о в д а е т ч ер е д о в а н и е к а с к а д о в
с о б щ и м |
э м и т т е р о м |
и об щ и м к о л л е к т о р о м 1[Л. 83]. |
||
5-3. |
УСИЛИТЕЛИ С ВЗАИМОЗАВИСИМЫМ СМЕЩЕНИЕМ |
|||
Т о о б с т о я т е л ь с т в о , |
что и зм ен ен и я |
то к о в в ц е п я х |
к о л л е к |
|
т о р о в т р а н з и с т о р о в |
к а с к а д о в с .н |
еп осредствен н ы |
м со ед и |
н ен и ем и м е ю т п р о ти в о п о л о ж н ы е зн а к и , п о зв о л я е т со з д а т ь у с и л и т е л ь , о сн о ван н ы й н а п р и н ц и п е взаи м н о й к о м п е н с а ц и и и зм е н е н и й р а б о ч и х р е ж и м о в к а ж д о г о из к а с к а д о в .
С х е м а та к о го у с и л и те л я п р е д с т а в л е н а н а рис. 5-12. О т л и ч и т е л ь н ы м св о й с тв а м э то й сх ем ы я в л я е т с я в за и м н а я
за в и с и м о с т ь ц е п е й |
см ещ ен и я |
т р а н зи с т о р о в |
соеди н ен н ы х |
|||||
м е ж д у с о б о й к а с к а д о в . |
|
|
|
|||||
М о ж н о |
п о к а з а т ь , |
что а н а л и зи р у е м ы й |
у с и л и тел ь, если |
|||||
р а с с м а т р и в а т ь |
его |
с |
п о зи ц и й |
о б щ е п р и н я ты х |
п р е д с т а в л е |
|||
ний [Л . |
9, |
10], |
н е о б л а д а е т |
п р и з н а к а м и |
с т а б и л и за ц и и |
|||
р а б о ч е г о |
р е ж и м а н а |
п о сто я н н о м то к е. |
|
|
||||
Д л я с х е м ы |
рис. 5-12 |
|
|
|
/'o .c tf 'o .c ^ /e i (^?2 + -^BX0i) •
Т а к к а к обы чно / ' 0.c = A)i + ^ci~ /y2, то
|
(5-93) |
П р о д и ф ф ер ен ц и р о вав (5-93) |
по т е м п е р а т у р е I при |
зад ан н о м зн ачен и и At, п олучим |
с л ед у ю щ у ю з а в и с и м о с т ь |
Рис. 5-! 2. Усилитель с взаимозависимым сме щением.
м еж д у |
ко эф ф и ц и ен там и р еж и м н о й н е с та б и л ь н о ст и п е р |
вого s 'i |
и второго s '2 к а с к а д о в : |
И з (5-94) |
видно, |
что |
абсолю тн ая с та б и л ьн о с ть |
s 'a = 1 |
|||||||||||||
рабочей |
точки |
второго |
к а с к а д а |
во зм о ж н а |
то л ьк о |
при |
|||||||||||
полной |
дестабилизации |
рабочего |
реж им а |
п ер во го |
к а с к а д а |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч то в р а с с м а т р и в а е |
||||||
мой |
схем е |
|
ф и зи чески |
н ео су щ естви м о , |
т а к |
к а к |
в |
этом |
|||||||||
сл у ч ае tgcp3Ki « 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В |
то |
ж е |
в р ем я |
сх ем а, |
и з о б р а ж е н н а я |
н а |
ри с. |
5-12, сп о |
|||||||||
собн а об есп ечи ть |
вы со ку ю |
с т а б и л ь н о с т ь |
р а б о ч е й |
то ч к и |
|||||||||||||
к а ж д о го из |
к а с к а д о в , |
если |
п о с та в и ть |
ее |
в |
р е ж и м |
д и н а |
||||||||||
м и ческого |
р авн о в еси я, |
к о гд а |
л ю б о е |
и зм е н е н и е |
т о к а |
||||||||||||
в цепи |
к о л л е к т о р а |
т р а н зи с т о р а п е р в о го |
к а с к а д а |
б у д ет |
|||||||||||||
в ы зы в ат ь |
со о тв етству ю щ ее |
и зм ен ен и е, |
но |
с |
о б р а т н ы м |
||||||||||||
зн а к о м , |
т о к а в |
цепи |
б азы |
т р а н з и с т о р а |
э то го ж е к а с к а д а . |
||||||||||||
Р а с с м о т р и м |
у сл о ви я, |
при к о то р ы х |
это м о ж н о |
о с у щ е |
|||||||||||||
стви ть. Д л я |
схем ы , |
и зо б р а ж е н н о й н а |
р и с . |
5 -12, |
|
|
|||||||||||
|
|
|
£ — (Д г— 16i) R 'q .c — (/« 1 + /б ?) |
|
|
|
|
|
(5 -9 5 ) |
||||||||
J3P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|