книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей

Ё в ы р а ж е н и и

( â

- i ) м о ж н о п е р е й т и к к о н е ч н ы м при-

р а щ е н и я м , т а к

к а к

« о с т а в л я ю щ а я d iul d i K0 д л я з а д а н ­

в р е а л ь н ы х

у с л о в и я х

я в л я е т с я о г р а н и ч е н н ы м

и его

в л и я н и е н а п р и р а щ е н и е т о к а к о л л е к т о р а н е в е л и к о .

С у ч е т о м э т о го н е п о с р е д с т в е н н о и з (3 -1 )

Д /к =

B j Д /ко -j- ВаД а -{•* В кШ ц

-f- ВбШ с ,

(3-2)

г д е

В

, = Р Ц

В

= - % * - ;

В к :

à iK .

В« =

ài к

(3-3)

I

«

дик

да, '

diK0 *

да

’

к

В о с п о л ь з о в а в ш и с ь в ы р а ж е н и е м

д л я к о э ф ф и ц и е н т а

р е ж и м н о й н е с т а б и л ь н о с т и ,

в в е д е н н ы м Р . Ш и (Л .

9],

s

d iK0

(3-4)

ван и и р а д и о т е х н и ч е с к и х у с т р о й с т в н а

т р а н з и с т о р а х , по ­

л у ч и м :

s — 5 |Д / ко

ВЯАУК

(3-5)

1 + - ^ -

ВI à f KQ

BjAiiK0

п е р и м е н т а л ь н ы м д а н н ы м

BjAJвв

0 ,1 - * - 0 ,1 5 ;

BtAU6

0 , 2 - т - 0 ,2 5 ;

BjA ! ,о

В <£а

< 0 , 0 5 .

(З-б)

BjA/к0

Р а с с м о т р и м б о л е е

п о д р о б н о в ы р а ж е н и е (3 -2 ).

В с л у ч а е , к о г д а п р е о б л а д а ю щ е е д е ст а б и л и зи р у ю щ е е

в о зд е й с т в и е о к а з ы в а ю т к о л е б а н и я

т е м п е р а т у р ы , в е л и ­

чи н а

п р и р а щ е н и я

т о к а к о л л е к т о р а

в

о сн овн ом

о п р е д е ­

л я е т с я с о с т а в л я ю щ и м и п р и к о э ф ф и ц и е н т а х

В /,

В к и Bq.

С о с т а в л я ю щ е й п р и

к о э ф ф и ц и е н т е В а

м ож н о

пренебречь.

Е с л и ж е п р е о б л а д а ю щ е е д е с т а б и л и зи р у ю щ е е д е й с т ­

ви е

о к а з ы в а е т п р о и зв о д с т в е н н ы й

р а з б р о с

вел и ч и н /,<0 и

р, то о п р е д е л я ю щ и м и с т а н о в я т с я

с о с т а в л я ю щ и е

при к о ­

э ф ф и ц и е н т а х В { и В а .

У ч и т ы в а я н е с о в м е с т и м о с т ь

у сл о ви й ,

и м ею щ и х м есто

п ри

п р е о б л а д а н и и

р а з л и ч н ы х

ви д о в

н е с та б и л ь н о сте й ,

б и л ь н о с ти д л я х у д ш е го из сл у ч а е в .

Р а с с м о т р и м с о о тн о ш е н и я д л я к о эф ф и ц и е н та р е ж и м ­

ной

н е с т а б и л ь н о с т и

п ри

п р е о б л а д а ю щ е м

д ей стви и

п р о ­

и зв о д с т в е н н о г о

р а з б р о с а

вел и ч и н

/ ко и

а.

Н е п о с р е д с т в е н н о

и з (3-5),

п ренебрегая

д л я

это го

слу-

ч ая

с о с та в л я ю щ и м и

В л и к

и

B(fiU6

учи ты вая, ч то по

^

^ ^

и

оп ределен и ю B/ = s / ,

г д е

— коэф ф и ц и ен т

реж имной

не­

с т а б и л ь н о с т и ,

х а р а к т е р и з у ю щ и й

д е й ст в и е

о б р а тн о го

т о к а к о л л е к т о р а , м о ж н о н а п и с а т ь :

д / 1, =

5(д / 1СС+

! ^

д

1*.

(3-7)

Д л я к а с к а д о в , в к о т о р ы х п р е д у с м о т р е л а с т а б и л и з а ­

д л я т о к а к о л л е к то р а

‘* = * ( г « + т £ ^ У -

м *

д л я ко эф ф и ц и ен та реж им ной н естаб и льн о сти

* Формула (3-8)

отражает

общие

закономерности, свойствен­

ные каскадам рассматриваемого

типа,

и пригодна только

для ка­

чественного анализа,

когда/?9KS

> 0 и

s ^ l . Практические

расчеты

г д е Е — н ап ряж ен и е

и с т о ч н и к а

п и тан и я ; /?эк3 — обобщ ен ­

н о е зн а ч е н и е

с о п р о т и в л е н и я р е з и с т о р о в , в к л ю ч е н н ы х

в цеп и

э м и т т е р а , к о л л е к т о р а и

с м е щ е н и я т р а н з и с т о р а ;

с — б е з р а з м е р н ы й к о э ф ф и ц и е н г.

Е с л и у ч и ты в а ть ,

ч т о к о эф ф и ц и ен т

реж и м н о й

н е с т а б и л ь ­

ности

м о ж ет

приним ать зн ач ен и я

о т 1

д о . у - ^ ,

вели ч и н а

с м о ж ет с о о тв ет с тв е н н о и зм ен я т ьс я о т оо д о 1.

С у ч ето м

э т и х

п р е д п о с ы л о к

к о э ф ф и ц и е н т

р е ж и м н о й

ств ен н о го р а з б р о с а

/ ко и

а

м о ж е т

б ы т ь в ы р а ж е н с л е д у ­

ю щ и м о б р а з о м [Л . 61]:

*1

(3-10)

а . +

А /* //. . .

’

= г АЛсДк.ю

(3-11)

g

___

Рмакс Рмин

,

(3-12)

А^ко= : ^комакс

Лсомин»

(3

-13)

п р и ч ем Iкомин и / комакс — с о о т в е т с т в е н н о

м и н и м а л ь н о

е и

diK

dt

(3-14)

S ~~ dt

diM *

С у ч ет о м (3 -5 ) и

(3 -1 4 ) к о эф ф и ц и ен т р еж и м н о й н е­

с т а б и л ь н о с т и п р и п р е о б л а д а ю щ е м в л и ян и и к о л еб ан и й

т е м п е р а т у р ы о к р у ж а ю щ е й ср ед ы

s t ~

? - С [2<°-и ~а>-

I ] - 1.

(3-15)

/ к020 »С

И з (3 -1 5 ) ви д н о ,

ч то

р а б о ч и й

р еж и м

у си л и тел ьн о го

к а с к а д а с т а б и л ь н е е

при

б о л ьш ем

то к е

к о л л е к то р а .

щ ей

э м п и р и ч е с к о й

ф о р м у л о й ,

с п р а в е д л и в о й при

^ + 3 5 ° С

и

0 , < 0

, 2

[Л .

92]:

__ ,

.

0,45

а - э20 °С

S l—

"Г 3 , 8 8 . / -

127

/ к020аС '

У с л о в и е

0/ = 0

м о ж е т

б ы ть

р е а л и зо в а н о то л ьк о при

s = 0.

Э г о

зн а ч и т ,

что

в к а с к а д а х с

о тр и ц а т ел ь н о й о б р а т ­

! д <

п ри

s =

1

сх ем ы

с о б щ и м эм и тте р о м и

общ и м

к о л л е к т о р о м

по

сво ей с та б и л ь н о с ти

с та н о в я т с я

р а в н о ­

з н а ч н ы м и

с х е м е

с

о б щ е й

б азо й . Э то

о б у сл о в л ен о тем ,

п р о и с х о д и т л и ш ь

з а счет н еп о ср ед ств ен н о го

р о ста с т е м ­

п е р а т у р о й о б р а т н о г о т о к а , т. е.

^

=

(3-17)

п р е д е л ь н о й р а б о ч е й

т е м п е р а т у р е

и и звестн о м п р о и зв о д ­

с т в е н н о м р а з б р о с е

вел и ч и и

/ ко и

а н ео б х о д и м о

п р о и з ­

в ести р а с ч е т по ф о р м у л а м

(3 -10)

и (3 -15) или

(3 -1 6 ).

д а л ь н е й ш и х

р а с ч е т о в

п р о е к ти р у е м о го

у с и л и те л ьн о го

у с т р о й с т в а .

Т а к , н а п р и м е р , п р и

f W i = 4 0 , р Макс = 70, Д /кО= 5 0

м к а ,

/ ко = 5 лиса,

I к = 5 м а , ô / = 0 , l и / = + 6 0 ° С

s .r= 4 ,8 2 и

St —

= 6 ,6 6 . В

со о тв ет с тв и и с в ы ш е и зл о ж е н н ы м д л я п р о е к ­

т и р у е м о г о

у с и л и т е л я с л е д у е т п р и н я т ь s = 4 ,8 2 .

д |_ _ .

À/Kf

~

^к20 °с

^bt

^Э20 “С

С

у ч ето м

т о го ,

ч т о

(/**■— / ко*)в

п о л у ч и м :

М

=

as

(3-18)

s — 1 ‘

И з

(3-18)

с л е д у е т ,

ч то

при

s =

l

ДЛ<£

оо

или А / ai =

Д/ot

= 0, чти с о о т в е т с т в у е т

в к л ю ч е н и ю 'б е с к о н е ч н о

больш ого

со п р о ти в л ен и я в

ц еп ь

э м и т т е р а .

Е с л и

ж е

ста б и л и зац и я

реж и м а о т с у т с т в у е т

/

1

\

Д /к*

1

f s = - j ------ J ,

т о —у

= --1 .

A o .c = A /F ,

(3 -1 9 )

гд е F — в о з в р а т н а я р а з н о с т ь и л и г л у б и н а о б р а т н о й с в я ­

зи , о п р е д е л е н н ы е о т н о с и т е л ь н о в х о д н ы х

(в ы х о д н ы х )

з а ж и м о в си стем ы .

И з м е н е н и е

о тн о с и т е л ь н о й п о г р е ш н о с т и в ы х о д н о г о

п а р а м е т р а п р и о х в а т е у с и л и т е л я о т р и ц а т е л ь н о й

о б р а т ­

н о й с в я з ь ю н а п е р е м е н н о м т о к е о п р е д е л я е т с я с о о т н о ш е ­

н и ем

dA0,e _ _

1

rfA

(3 -2 0 )

Âo.c

F

Â

г д е A — с р е д н е е зн а ч е н и е п а р а м е т р а

п р и о т с у т с т в и я

о о с .

.

.

.

П е р е й д я к

к о н еч н ы м

п р и р а щ е н и я м , н а

о сн о ве

(3 -20)

м о ж н о за п и с а т ь :

ААр.с____1_

ДА

(3-21)

Â

к '

г д е

АА —Амане— Амин!

Д А о.с= Ао.с.макс— Ао.с.мип-

(3*22)

В к а ч е с т в е

п а р а м е т р а А в

ф о р м у л ы

(3 -19) — (3 -22)

В л и я н и е О О С н а д р у ги е п а р а м е т р ы и х а р а к т е р и с т и ­

ки

м о ж е т

б ы ть

о ц ен ен о

из

соотн о ш ен и й :

д л я в х о д н о го с о п р о ти в л е н и я у с и л и т е л я

Z 'n x o c = F 'Z nx (п р и О О С п о с л е д о в а т е л ь н о го т и п а );

(3 -23)

Z " BX'ос =

п

Z

IFn

(при

О О С п араллельн ого

типа),

7п

у

/ f î t

о.с^вх/*

(3-24)

гд е

Z " 0.c —

с о п р о ти в л е н и е

ц еп и

о б р а т н о й свя зи ;

д л я в ы х о д н о го с о п р о ти в л е н и я у с и л и те л я

2 /в ы х о .с = ^ /2 Вых

(п р и

О О С

п о с л е д о в а т е л ь н о го

т и п а );

(3 -25)

2 //в ы х .о .с = 2 Вы х /Р " (п р и

О О С

п а р а л л е л ь н о г о т и п а ) .

(3 -26)

В ф о р м у л а х

(3 -23) — (3 -26)

с т а б и л и зу ю щ е е

д е й ст в и е

к а с к а д о в :

д л я в х о д н о й С Вх и в ы х о д н о й С Вых

ем к о сти

к а с к а д о в :

C'nx.o.c — C nx/F'f

£ /ВЫХ.О.С= Свых/-^7

(3*27)

(п р и О О С п о с л е д о в а т е л ь н о г о т и п а );

С /,ВХ.0.С==7*//Свх/

С^ШЛХ.О.С =

^ 'С в ы х

(3 -28)

(п р и О О С п а р а л л е л ь н о г о т и п а ) .

5*

с д в и г а х в

у с и л и т е л е

[Л . 3]:

к о э ф ф и ц и е н т ч а с т о т н ы х и с к а ж е н и й

M 0.c = M F 1/ F 2;

(3 -2 9 )

у го л с д в и га ф а з ы

гд е

Ф о.с~Ф к f F lt

(3 -3 0 )

^

= 1 +

Л =

1 +

М

Г

. р ;

(3 -31)

/Сер

и К —

с о о т в е т с т в е н н о

к о э ф ф и ц и е н т ы

у с и л е н и я па

с р е д н е й

и

р а с с м а т р и в а е м о й

ч а с т о т а х ;

р,м . — к о э ф ф и ­

ц и е н т п е р е д а ч и

ц еп и

о б р а т н о й

с в я з и ;

ср,{—

у г о л с д в и г а

ф а з ы у с и л и т е л я б ез О О С .

Д л я ч асто тн о зав и си м о й

О О С

при

м ал ы х ф азо в ы х

с д в и ­

гах

в цепи

о б р атн о й

с в я зи

(co s ЧГр

—

1)

в

с л у ч а е ,

к о г д а

М »

1 и

<рк «=* 0

[Л .

3],

М '„ .с =

1 - ( Л ! р -

1

)

^

;

(3-32)

(3-33)

г д е

уИр —

коэф ф и ц и ен т

ч а с т о т н ы х и с к а ж е н и й

ц еп и о б р а т ­

ной

связи .

у ч ес т ь с т а б и л и з и р у ю щ е г о д е й с т в и я в ы б р а н н о г о

р а б о ­

ч его р е ж и м а н а п о с то я н н о м т о к е , то м о ж е т

б ы т ь

д о п у ­

щ е н а с у щ е с т в е н н а я п о г р е ш н о с т ь .

П о э т о м у г л у б и н а о б р а т н о й с в я з и н а

п е р е м е н н о м

го к е д о л ж н а о п р е д е л я т ь с я из с о о т н о ш е н и я

С у ч ето м

то го , ч то

д л я

т р а н з и с т о р о в

т и п о в

П 1 3 — П 1 6

6 » 0 ,3 2 , п = 1 1 ,3 * 1 0 _3,

а

с2= 5 ,8 * 1 0 _3

(см . гл .

1 );

д л я

т е м п е р а т у р ы

— 6 0 ° С

п о л у ч и м А

/ =

1 0 2 0

mkcLj

а

д л я

т е м п е р а т у р ы

+

60 °С — А /'б t = 2 1 2

м к а ..

Е сл и о б р а т и т ь с я т е п е р ь к ри с. 3 -1, то м о ж н о у в и ­

д е ть ,

что

п р и

т е м п е р а т у р е

— 6 0 °С р а б о ч а я

т о ч к а

к а с к а ­

д а

с м е с ти т ся

в п о л о ж е н и е А \, а п р и

т е м п е р а т у р е

+ 6 0 °С — в

п о л о ж е н и е Л 2. Н а у п о м я н у т о м

р и с у н к е

п у н к т и р о м п о к а з а н ы г р а н и ­

£

ц ы с д в и г а к р и в о й , и з м е р е н ­

41-

€

î

н ой п р и / б = 4 0 0 м к а , п ри

т е м п е р а т у р а х + 6 0 и — 60 °С .

"CM

С л е д у е т

у ч и т ы в а т ь ,

что

с т а т и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и ,

к а к э т о в и д н о , н а п р и м е р , из

Рис.

3-2.

Усилительный

кас­

(1 -5 0 ) , в с и л ь н о й с т е п е н и з а ­

в и с я т

т а к ж е

о т п р о и з в о д ­

кад с фиксированным базовым

с т в е н н о г о

р а з б р о с а о б р а т н о ­

смещением.

го т о к а к о л л е к т о р а и к о э ф ­

ф и ц и е н т о в п е р е д а ч и п о т о к у

в п р я м о м

и о б р а т н о м н а ­

п р а в л е н и я х .

И з в ы ш е и з л о ж е н н о г о я с ­

н о, п о ч е м у в к а с к а д а х с ф и ­

к с и р о в а н н ы м

с м е щ е н и е м

J p n c . 3 - 2 ), у к о т о р ы х /б =

^ j E / f t c M ^ e o n s t ,

н а б л ю д а ­

ю т с я н а и б о л ь ш и е и з м е н е н и я

п а р а м е т р о в п р и к о л е б а н и я х

т е м п е р а т у р ы , а т а к ж е п и ­

Рис. 3-3. Графическое пред­

т а ю щ и х т о к о в и н а п р я ж е ­

н и й .

ставление оптимального

пе­

Ж е с т к а я

с т а б и л и з а ц и я

ремещения

рабочей точки

р а б о ч е й

т о ч к и

(7И =

c o n s t

на

проходных

статических

характеристиках.

п р и

/ 6 = v a r ) ,

к о т о р а я

м о ­