книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей
..pdfп е р а т у р ы п е р е х о д о в , и м еет п р о и зв о д ств ен н ы й р а зб р о с и п о д в е р ж е н а с та р е н и ю . Э то ви дн о из сл ед у ю щ и х с о о т н о ш ен и й :
|
7 |
|
1 “Ь^внх/^И |
• |
|
(3-38) |
||
|
^вх ~ |
|
|
с |
|
» |
|
|
|
|
|
|
^вх |
|
|
|
|
|
z |
|
~ |
1 |
* |
|
|
(3-39) |
|
.. |
1 + 5 ВХ/УГ |
' |
С |
1 . |
(3-40) |
||
|
■^вых ' ~ |
|
о |
|
> |
|||
|
|
|
°вых |
|
°пых |
|
||
|
К и « |
|
•Snp |
|
|
•Snp . |
(3-41) |
|
|
|
|
|
|
Ун |
’ |
||
|
Уи + ^пих |
|
|
|||||
|
, к |
|
~ |
5"Р |
|
|
|
(3-42) |
|
|
|
|
^пх |
|
|
|
|
гд е Уи |
и Уг — с о о тв ет с тв е н н о |
п р о в о д и м о сть |
н а гр у зк и и |
|||||
в н у т р е н н я я п р о в о д и м о с т ь |
г е н е р а т о р а с и г н а л а ; S DXf 5 ПЬШ |
|||||||
S„p — к р у т и з н а вх о д н о й , |
вы х о д н о й |
и |
п р о х о д н о й с т а т и |
|||||
ч еск и х |
х а р а к т е р и с т и к т р а н з и с т о р а . |
|
|
|
||||
К а к |
б ы л о п о к а з а н о |
в |
гл . |
1, |
н а и б о л е е ч у вств и тел ьн а |
|||
к к о л е б а н и я м т е м п е р а т у р ы к р у т и зн а п р о х о д н о й с т а т и ч еск о й х а р а к т е р и с т и к и .
П р и р а б о т е в и н т е р в а л е т е м п е р а т у р у п о м я н у ты е п а р а м е т р ы у с и л и т е л ь н о го к а с к а д а м о гу т б ы ть с т а б и л и з и р о в а н ы п у тем п е р е м е щ е н и я р а б о ч е й точки по н ек о то ро й о п т и м а л ь н о й т р а е к т о р и и , п р о х о д я щ е й .в п ер во м п р и б л и ж е н и и ч е р е з то ч к и р а в н о й к р у ти зн ы стати ч еск и х х а р а к т е р и с т и к , и зм е р е н н ы х и л и р а с сч и та н н ы х д л я т е м п е р а т у р ы + 2 0 °С и п р е д е л ь н ы х р а б о ч и х т е м п е р а т у р [Л . 92].
З а д а ч а по о п р е д ел е н и ю о п ти м а л ь н о й т р а е к т о р и и п е р е м е щ е н и я р а б о ч е й то ч ки м о ж е т б ы ть р е ш е н а г р а ф и
ч ес к и м м ет о д о м , к а к |
э т о |
п о к а з а н о н а рис. 3-3, н а |
к о то |
|
р о м |
и з о б р а ж е н ы |
с т а ти ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и |
в и д а |
|
iK= xF (ii6 ) п ри £ /к = c o n s t |
д л я н и зк о ч а ст о тн о го м а л о м о щ |
|||
н о го п л о с к о с т н о го т р а н з и с т о р а . П е р е с ч е т х а р а к т е р и с т и ки к т е м п е р а т у р а м + 5 0 и — 20 °С п р о и зв ед ен по ф о р м у л а м (1 -5 5 ) и (1 -5 8 ).
Т о ч к и о д и н а к о в о й к р у т и зн ы н а кр и в ы х , с о о тв ет с т в у ю щ и х п р е д е л ь н ы м зн а ч е н и я м т е м п е р а т у р ы , р а б о ч е го
д и а п а з о н а (и а |
рис. |
3 -3 — то ч ки В |
и С ), о п р е д ел е н ы |
п у тем п о д б о р а . |
В |
р а с с м а т р и в а е м о е |
с л у ч а е к р у т и зн а |
с та ти ч е с к о й |
х а р а к т е р и с т и к и ; в т о ч к е А |
5 Пр л — 150 м а /в , |
а в то ч к а х |
В и С — с о о т в е т с т в е н н о 146 и |
160 м а /в . |
Т а к к а к и зм е н е н и я к р у т и зн ы и н а п р я ж е н и я б а з о в о г о с м е щ е н и я п р о и с х о д я т с т е м п е р а т у р о й п р а к т и ч е с к и по л и н е й н о м у 'з а к о н у , то м о ж н о п р е д п о л о ж и т ь , ч то т о ч к и А, В и С б у д у т л е ж а т ь н а о д н о й п р я м о й .
В ч а с т н о с т и , и з рис. 3 -3 с л е д у е т , ч то д л я п о д д е р ж а н и я п о с т о я н с т в а к о э ф ф и ц и е н т о в у с и л е н и я к а с к а д а по то к у и н а п р я ж е н и ю в и н т е р в а л е о т — 2 0 д о + 5 0 ° С п о с т о я н н а я с о с т а в л я ю щ а я к о л л е к т о р н о г о т о к а т р а н з и
с т о р а д о л ж н а |
и з м е н я т ь с я п р и м е р н о |
о т 7,5 |
д о 4 ,7 |
м а , |
а н а п р я ж е н и е |
б а з о в о г о с м е щ е н и я — |
о т 0,1 д о |
0 ,2 5 |
в. |
К а к п о к а з ы в а ю т э к с п е р и м е н т ы , п р и с т а б и л и з а ц и и |
||||
п а р а м е т р о в у с и л и т е л ь н о г о к а с к а д а м е т о д о м « п л а в а ю щ ей » р а б о ч е й то ч к и м олено о б е с п е ч и т ь о ч е н ь в ы с о к у ю с т а б и л ь н о с т ь к о э ф ф и ц и е н т а у с и л е н и я п о н а п р я ж е н и ю
в ш и р о к о м |
и н т е р в а л е т е м п е р а т у р [Л . 42 , 95]. |
В м е с т е |
с тем с т а б и л и з а ц и я у к а з а н н ы м с п о с о б о м п р и |
м е н и м а в о с н о в н о м д л я к а с к а д о в , р а б о т а ю щ и х п ри с р а в н и т е л ь н о н е б о л ь ш и х с и г н а л а х , т а к к а к п е р е м е щ е н и е р а б о ч е й то ч к и к а с к а д а п р о и с х о д и т в б о л ь ш и х п р е д е л а х , о ч ем с в и д е т е л ь с т в у е т , в ч а с т н о с т и , п р и в е д е н н ы й в ы ш е п р и м ер .
Р а с ч е т о п т и м а л ь н ы х п р е д е л о в и з м е н е н и я т о к а к о л л е к т о р а м о ж е т б ы ть п р о и з в е д е н т а к ж е п о с л е д у ю щ е й э м п и р и ч е с к о й ф о р м у л е :
|
(3 -43) |
С о гл а с н о (1-58) |
|
= « к , .с {1 - \ь - ч if - 80)]} . |
(3-44) |
В п р и в е д е н н о м п р и м е р е , е с л и у ч и т ы в а т ь , ч т о д л я т р а н з и с т о р о в р а с с м а т р и в а е м о г о т и п а 6 — 0 ,3 2 , п ~ 1 1 , З Х
Рис. 3-4. |
Усилительный каскад |
Р е з у л ь т а т ы р а с ч е т а |
по |
|||
ф о р м у л а м |
(3 -4 3 ) и |
(3 - |
4 4 ) |
|||
с параллельной отрицательной |
||||||
обратной |
связью. |
х о р о ш о с о |
г л а с у ю т с я |
с д а н - |
||
п ы м и , п о л у ч е н н ы м и г р а ф и |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ч ески м |
м ето д о м . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Р а с ч е т |
э л е м е н т о в |
цеп ей , |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
о б е с п е ч и в а ю щ и х 'п е р е м е щ е |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
н и е р а б о ч е й то ч к и у с и л и т е л ь |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
н ого |
к а с к а д а |
п о о п т и м а л ь |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ной |
т р а е к т о р и и , |
м о ж е т б ы ть |
Рис. 3-5. Усилительный |
каскад |
||||||||||||
п р о и зв е д е н |
п р и |
и звестн о й |
||||||||||||||
с |
последовательной |
|
отрица |
|||||||||||||
в е л и ч и н е к о э ф ф и ц и е н т а |
р е |
|
||||||||||||||
тельной обратной связью. |
|
|||||||||||||||
ж и м н о й |
н е с т а б и л ь н о с т и |
s. |
|
|
|
"ос |
|
|
|
|||||||
У ч и т ы в а я , |
что |
в д а н н о м |
с л у |
|
|
|
|
|
|
|||||||
ч ае в е л и ч и 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 |
я в л я е т с я |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
з а д а н н о й , |
р а с ч е т |
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 ти м о ж е т б ы ть вы п о л н ен |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
по ф о р м у л а м |
(3 -10) |
и |
(3 -1 5 ). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
М е т о д « п л а в а ю щ е й » р а б о |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
чей |
то ч к и |
не |
п о з в о л я е т |
о б е |
Рис. 3-6. Усилительный каскад |
|||||||||||
с п е ч и т ь о д н о в р е м ен н у ю |
с т а |
с |
комбинированной |
последова |
||||||||||||
б и л и з а ц и ю |
т а к и х п а р а м е |
тельно-параллельной |
отрица |
|||||||||||||
тельной обратной связью. |
|
|||||||||||||||
т р о в , к а к к о э ф ф и ц и е н ты у с и |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
л е н и я к а с к а д а п о н а п р я ж е |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
нию |
и т о к у , |
а |
т а к ж е |
его |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в х о д н о е и в ы х о д н о е со п р о |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
т и в л е н и я . Э то о б у с л о в л е н о |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
те м , ч то д л я о п р е д е л е н и я у с |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
л о в и й с т а б и л ь н о с т и у п о м я |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
н у т ы х п а р а м е т р о в п р и х о д и т |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ся п о л ь з о в а т ь с я . с т а т и ч е с к и |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
м и |
х а р а к т е р и с т и к а м и р а з |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
л и ч н ы х в и д о в , в с л е д с т в и е ч е |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
го н е и з б е ж н о в о з н и к а ю т п р о |
Рис. |
3-7. |
Потери |
мощности |
||||||||||||
т и в о р е ч и я |
м е ж д у |
ч астн ы м и |
||||||||||||||
р е ш е н и я м и . К р о м е |
то го , |
п ри |
в |
цепях |
стабилизации |
усили |
||||||||||
р е а л и з а ц и и |
о п ти м а л ь н о й |
тельных каскадов с |
параллель |
|||||||||||||
ной |
тц, |
последовательной |
i\2 |
|||||||||||||
т р а е к т о р и и |
п е р е м е щ е н и я |
р а |
||||||||||||||
и |
параллельно-последователь |
|||||||||||||||
б о ч ей |
то ч к и |
д а ж е |
д л я |
с т а |
ной Г|з отрицательной обратной |
|||||||||||
б и л и з а ц и и |
л ю б о го |
и з |
п а р а |
связью на |
постоянном |
токе. |
|
|||||||||
м е т р о в в о т д е л ь н о с т и п р и х о |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
д и т с я п р е о д о л е в а т ь |
с у щ е ств е н н ы е |
тр у д н о сти , т а к |
к а к |
не |
||||||||||||
в с е г д а у д а е т с я с о в м е ст и ть у с л о в и я с та б и л ь н о с ти п а р а м е т р а п р и п о л о ж и т е л ь н ы х и о т р и ц а т е л ь н ы х т е м п е р а т у р а х .
Н а к о н е ц , при с т а б и л и з а ц и и п а р а м е т р о в у с и л и т е л ь н ы х к а с к а д о в м ет о д о м « п л а в а ю щ е й » р а б о ч е й т о ч к и не и с к л ю ч а е т с я н е о б х о д и м о с т ь п р и н я т и я д о п о л н и т е л ь н ы х м ер д л я о с л а б л е н и я в л и я н и я п р о и з в о д с т в е н н о г о р а з б р о са п а р а м е т р о в т р а н з и с т о р о в и и х и зм е н е н и й в с л е д с т в и е
с т а р е н и я .
П о тер и н а п о с то я н н о м т о к е . С т а б и л и з а ц и я р а б о ч е г о р е ж и м а м о ж е т б ы т ь о с у щ е с т в л е н а п р и м и н и м а л ь н ы х п о т е р я х у с и л е н и я , но с о п р о в о ж д а е т с я д о п о л н и т е л ь н ы м и з а т р а т а м и э н е р г и и о т и с т о ч н и к о в п и т а н и я . П о с л е д н и е
м о гу т б ы т ь р а с с ч и т а н ы |
по |
ф о р м у л а м |
[Л . 92]: |
|
|
||||
|
д л я к а с к а д а с п а р а л л е л ь н о й О О С н а п о с т о я н н о м т о |
||||||||
к е |
(р и с . 3 -4 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я " 01 |
|
1 — s, (1 — а ) . |
(3 -45) |
|||
|
ч = |
я |
» , + |
/ Г |
***"«■ (■ + |
“) - ' • |
|||
|
|
|
|||||||
|
д л я к а с к а д а с п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С н а п о с т о я н н о м |
||||||||
т о к е (р и с. 3 -5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ = - р с т р г “ ° - 95 ( ° ' 0 5 + ^ ) : |
<3 ' 4 6 > |
|||||||
|
д л я к а с к а д а с п а р а л л е л ь н о - п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С |
||||||||
н а п о с то я н н о м т о к е (р и с. 3 -6 ) |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Р СТ |
В |
(3 -47) |
|||
|
|
|
Р о г + Р в |
2 + |
£ ’ |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
г д е |
Р " ст, 'Р 'ст |
и |
Р ст — м о щ н о сть, |
р а с х о д у е м а я |
в ц е п я х |
||||
стаб и ли зац и и ; |
Р Б |
1 КЕ — м о щ н о сть, |
п о т р е б л я е м а я |
в |
|||||
и д е н ти ч н о м р е ж и м е к а с к а д о м с ф и к с и р о в а н н ы м с м е щ е н и ем ; $1, б2 и s — 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 р е ж и м н о й н е с т а б и л ь н о с т и к а с к а д о в с п а р а л л е л ь н о й , п о с л е д о
в а т е л ь н о й и п а р а л л е л ь н о - п о с л е д о в а т е л ь н о й |
О О С н а |
||||
п о с т о я н н о м то к е . |
|
|
|
|
|
1 — 5 ,( 1 — а) , 1 |
a s , — s |
|
(3 -48) |
||
S l_ l |
1 - 5 Г (5 _ l ) [ l _ Sl (1 — а)] ’ |
||||
|
|||||
+ |
- у 25" l1 — s i d |
— “)] |
|
|
|
S ~ |
/yH |
. |
|
(3 -49) |
|
37 |
|
||||
Н а р и с . 3 -7 п р е д с т а в л е н ы з а в и с и м о с т и п о т е р ь м о щ н о с т и в ц е п я х с т а б и л и з а ц и и о т в е л и ч и н к о э ф ф и ц и е н т о в р е ж и м н о й н е с т а б и л ь н о с т и к а с к а д о в с п а р а л л е л ь н о й , п о -
с л е д о в а т е л ь н о й и |
п а р а л л е л ь н о -п о с л е д о в |
а т е л ь н о й |
свя зью , |
р а с с ч и т а н н ы е по |
ф о р м у л а м (3 -45) — (3 |
-49) при |
а = 0 ,9 7 . |
К а к ви д н о и з р и с у н к а , д л я н а и б о л е е ч ас т о в с т р е ч а ю щ и х с я зн а ч е н и й к о э ф ф и ц и е н т а р еж и м н о й н е с т а б и л ь
н о сти |
s = 2 — 5 |
в к а с к а д а х с п а р а л л е л ь н о й О О С |
= 0 ,1 — |
|||
0,32, |
в к а с к а д а х |
с |
п о с л е д о в а т е л ь н о й |
О О С т|2= 0 ,2 4 — |
||
0,52 и |
в к а с к а д а х |
с |
п а р а л л е л ь н о -п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С |
|||
Т1з=0 ,2 4 — 0,35 |
(с о о т в е т с т в у е т с л у ч а ю , |
к о гд а |
R ' 0.с = |
|||
= 0,5/?ц ). |
|
|
|
|
|
|
О ц е н к а э ф ф е к т а , |
д о с т и га е м о го при введен и и |
О О С н а |
||||
п е р е м е н н о м т о к е . К а к и в п р е д ы д у щ ем сл у ч а е , а н а л и з у п о д в е р г а ю т с я к а с к а д ы с о б щ и м эм и т те р о м , о х вач ен н ы е п а р а л л е л ь н о й , п о с л е д о в а т е л ь н о й и п а р а л л е л ь н о -п о с л е д о в а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я зь ю , к о то р ы е б л а г о д а р я п р и с у щ и м им п р е и м у щ е с т в а м н а ш л и н а и б о л е е ш и р о к о е
п р а к т и ч е с к о е |
п р и м ен ен и е, х о тя |
о д н о в р ем ен н о |
они х а |
р а к т е р и з у ю т с я |
б о л ь ш е й ч у вств |
и тел ьн о стью к |
д е с т а б и |
л и зи р у ю щ и м в о зд е й с т в и я м , ч ем к а с к а д ы с о б щ ей б а зо й и о б щ и м к о л л е к т о р о м .
С л е д у е т |
о тм е ти т ь , что п р и н я т а я |
вы ш е к л а с с и ф и к а |
||||
ц и я к а с к а д о в по в и д а м |
о т р и ц а т е л ь н о й |
о б р а тн о й |
свя зи |
|||
(п о с л е д о в а т е л ь н о й |
и ли |
п а р а л л е л ь н о й ) |
со о тв етству ет |
|||
с л у ч а ю о п р е д е л е н и я |
ее |
о тн о си тел ьн о |
вх о д н ы х з а ж и м о в |
|||
с и стем ы и |
я в л я е т с я |
в |
и звестн о й м ер е |
у сл о вн о й . |
Т а к , |
|
н а п р и м е р , .в к а с к а д е , с х е м а к о то р о го и зо б р а ж е н а на
ри с. |
3 -5, н а р я д у |
с О О С п о с л е д о в а т е л ь н о го |
тр н а |
(по т о |
||
к у ) , |
г л у б и н а к о то р о й |
о п р е д е л я е т с я |
вели ч и н о й с о п р о ти в |
|||
л е н и я р е зи с т о р а |
R '0.c, |
и м ее т м есто |
т а к ж е |
О О С |
п а р а л |
|
л е л ь н о г о т и п а |
(п о н а п р я ж е н и ю ), |
гл у б и н а |
ко то р о й |
|||
о п р е д е л я е т с я в е л и ч и н а м и со п р о ти в л ен и й р е зи с то р о в R 2 и R 3. П о э т о м у в р а с с м а т р и в а е м о м с л у ч а е то ч н ее го в о р и ть о к а с к а д е с п р е о б л а д а н и е м О О С п о с л е д о в а т е л ь н о г о т и п а . А н а л о ги ч н ы м о б р а з о м с л ед у е т т а к ж е п о д х о
д и т ь к о ц е н к е |
х а р а к т е р а О О С к а с к а д а , с х е м а 'которого |
и з о б р а ж е н а н а |
ipnc. 3-4. |
А н а л и з , п р о в о д и м ы й в н а с т о я щ е м р а з д е л е , н о си т |
|
в и зв е с т н о й м ер е к а ч е с тв е н н ы й х а р а к т е р , и р а с с м о т р е нию п о д в е р г а ю т с я с л у ч а и , б л и зк и е к п р е д ел ь н ы м , к о гд а п а р а м е т р ы у с и л и те л ь н ы х к а с к а д о в в о сн о вн о м о п р е д е л я ю т с я с о п р о т и в л е н и я м и о б р а тн о й с в я зи и н а г р у зк и , а т а к ж е в н у т р е н н и м с о п р о ти в л е н и е м г е н е р а т о р а с и г н а л а . П о э т о м у д о п у щ е н и е о п р е о б л а д а н и и о п р е д ел е н н о го ти п а О О С , п о зв о л я ю щ е е у п р о с ти т ь в ы п о л н я ем ы й а н а л и з , в р а с с м а т р и в а е м о м с л у ч а е н е в н о си т су щ ествен н о й
п о гр еш н о сти в о ц е н к у э ф ф е к т и в н о с т и о б р а т н о й связи*
П р и в ы в о д е ж е с о о т н о ш е н и й д л я |
о п р е д е л е н и я х а р а к - |
т е р а и к о л и ч е с т в е н н о й о ц е н к и д е й с т в и я О О С в р е а л ь - |
|
н ы х к а с к а д а х , п р о в о д и м о м в § 4 -2 , |
у ч и т ы в а ю т с я н а г р у з |
ки к а к н а в х о д н ы х , т а к и н а в ы х о д н ы х з а ж и м а х их . |
|
Д л я п р о сто ты п р и н я т о , ч то в с х е м а х у с и л и т е л ь н ы х к а с к а д о в , и з о б р а ж е н н ы х н а р и с . 3 -4 — 3 -6 , с о п р о т и в л е н и я в ц е п я х О О С я в л я ю т с я ч и сто а к т и в н ы м и . П р и к о м п л е к с ном х а р а к т е р е у к а з а н н ы х с о п р о т и в л е н и й с у щ е с т в е н н о г о н а р у ш е н и я у с л о в и й с т а б и л и з а ц и и у с и л и т е л е й н е п р о и зо й д е т, ёсл и п р и э то м о д н о в р е м е н н о п р и н я т ы м е р ы д л я с т а б и л и з а ц и и р а б о ч е й то ч к и .
В |
т а б л . 3-1 п р и в е д е н ы с о о т н о ш е н и я д л я к о э ф ф и |
ц и ен то в у с и л е н и я по т о к у и н а п р я ж е н и ю , а т а к ж е в х о д |
|
н о го и |
в ы х о д н о го с о п р о т и в л е н и й у с и л и т е л ь н ы х к а с к а д о в |
б е з о б р а т н о й с в я з и , а т а к ж е с п о с л е д о в а т е л ь н е й , п а р а л |
|
л е л ь н о й и п о с л е д о в а т е л ь н о - п а р а л л е л ь н о й о т р и ц а т е л ь
н ой о б р а т н о й с в я зь ю . П р и б л и ж е н н ы е ф о р м у л ы п о л у ч ен ы п ри д о п у щ е н и я х , п р а к т и ч е с к и в с е г д а в ы п о л н я е м ы х в р е а л ь н ы х с х е м а х :
/”к (1 — а ) > |Z n |; а г к ^> |Z r |; /*к( 1— г о ^ г - ) .
Г л у б и н а 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 и , п р и к о т о
р о й д о с т и г а е т с я в ы с о к а я с т а б и л ь н о с т ь п е р е ч и с л е н н ы х вы ш е п а р а м е т р о в , я в л я е т с я с р а в н и т е л ь н о о г р а н и ч е н н о й , т а к к а к п р и э то м д о с т а т о ч н о в ы п о л н и т ь у с л о в и я
t f V c X l — а ) г б и | Z „ | » ( 1 — |
(3 -6 6 ) |
Е с л и о б р а т и т ь с я к ф о р м у л а м (3 -5 5 ) и (3 - 5 6 ), то м о ж н о у в и д е т ь , ч то в к а с к а д е с п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С д а ж е п р и о г р а н и ч е н н о й г л у б и н е о б р а т н о й с в я з и д о с т и г а е т с я в ы с о к а я с т а б и л ь н о с т ь к о э ф ф и ц и е н т а у с и л е н и я по
н а п р я ж е н и ю |
(К 'и о .с) и в х о д н о г о с о п р о т и в л е н и я |
(Z 'nx.o.c)- |
||
Т а к , есл и |
п р и ж е с т к о й с т а б и л и з а ц и и р а б о ч е й т о ч к и |
|||
и о тс у т ст в и и О О С н а |
п е р е м е н н о м |
т о к е |
о т н о ш е н и е |
|
Z iW Z b x го °с к а с к а Да с о б щ и м э м и т т е р о м в и н т е р в а л е т е м п е р а т у р ± 7 0 ° С и з м е н я е т с я о т 0 ,4 2 д о 1,3, т о д л я к а с к а д а с п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С э т о о т н о ш е н и е н а х о
д и т с я в |
п р е д е л а х о т 0 ,7 5 д о |
1,1 [Л . 92). |
|
|
В к а с к а д е с п а р а л л е л ь н о й О О С , к а к э т о с л е д у е т и з |
||||
ф о р м у л |
(3 -5 8 ) и (3 -6 1 ),. м о ж н о о б е с п е ч и т ь в ы с о к у ю |
|||
с т а б и л ь н о с т ь к о э ф ф и ц и е н т а у с и л е н и я п о т о к у |
(К " ю .с ) |
|||
и в ы х о д н о г о |
с о п р о т и в л е н и я |
(£ "вы х .о .с)- П р и м е н е н и е к о м |
||
б и н и р о в а н н о й |
п о с л е д о в а т е л ь н о - п а р а л л е л ь н о й |
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 и , к а к э т о с л е д у е т и з |
ф о р м у л |
|||
Наименование
параметра
Коэффициент уси ления по току К }
Коэффициент уси ления по напря
жению Ки
Входное сопротив ление ZBX, ом
Выходное сопротив ление ом
Коэффициент уси ления по току
К' 1о*с
Коэффициент уси ления по напря
жению К'и0 с
|
Приближенная |
|
Признак |
|
Исходная формула |
Ус овня приближения |
стабилиза |
Ле формул |
|
|
формула |
|
ции |
|
а) Отрицательна.» обратная связь отсутствует
отк — го Г6 4 Г к (1—а)Ч-/ н
'•61гк(1 -а) + Гй+ 211| + г0(Гя+ Лн)
гй + Ка |
гк + 2 п |
гк (1~ +«rei+ ‘ и |
Г.+ + ,
г(1—») + Г —5------ -——1-
“3 гб +
3 = I —а
*1 2н
Z■X Zвх
г< + 6 ^ 1 —,
г (1 - а)
I
б) Каскад с последовательной отрицательной обратной связью
grK~~ <г» + /?,о.е> |
Р =- 1—а |
|
гв+ Я'0.е + гш(•—“) + 2И |
||
V arK-<r»+ ^ ,o.e>i |
|
|
V k <1- а)+ гв+Л'о.о+2п1+<г* + |
2«ж+ *'о.е№+1> |
|
-> ■ |
||
|
||
+ «'о.о* <W |
|
Гк <1- “)» г« rK(l-a )* |Z Kl
гк (1—0) » г% Гк(1 -а ). |Z j
Гв(1_а) > \ZU\
огх»1гб+2г I
«1
1Г»+Гб + 2г1
Отсут
ствует
То же
То же
То же
То же
(3-50)
(3-51)
(3-52)
(3-53)
(3-54)
“ ж**'о с+г. г,(1 -а)*|Я'0.с + '.+ 2н1
«'о.с*гв |
Имеется* |
(3-55) |
/г'л.е*гб-(1- |
“> |
|
Наименование
параметра
1
Выходное сопро тивление
Z'«.o.c- «*
Выходное сопро тивление
Z' „ Л . ом оых.о.о
Исходная формула
|
|
2 |
|
. |
, |
(гэ+ *'о.с> |
<г„+ 2н> |
|
6 |
гк(1 -а)+ гэ+ /?'о с + 2н |
|
Г (1 |
«) + |
(Г»+ *'°-°) (Гб+аГк+2Н> |
|
И |
' |
гб + r»+ |
*'o.o.+ Zr |
Приближенная
формула
3
Z.x+/?'o.c №+*>
гк <1- “>
Коэффициент уси ления по току
* "/о .с
Коэффициент уси ления по напря жению К " у о.с
Входное сопротивлениб
2"вх.о.о- ол<
в) Каскад с параллельной отрицате/1ЫЮЙ связью
“V ^ 'o .c
rKZ* + * "o .c lr* W +ZJ
Zn ^ +R"o.o < V * rK>l A*(/?,,o.c+ V +/?"o .cZh<'-9+'-6>
z„
aZH
7 fl nr> 1 ^ o A ZBX(1 *> +
K
▼
« ' V o W ^ + («#/0.0+ ZB>A* |
Z« |
/ 1+ |
* " o -c \ |
|
e+i |
{ |
zh ; |
||
^"o.clre+ rK(1- a)l + Zu(rK+ r6+/?"o.o> + AZ |
||||
|
|
|
Условия приближения
4
г,(»-«)•» l^,o.c+r»+ZHl
^fo.c*rB
arK*lr6+Zrl |
|
H K 'o .c + V |
£l |
1гб+гв+ й 'о.с +Zr* |
|
гж ( ! - . ) » |Z K| |
|
l zJ » |
|
|
r6 |
Признак
стабили Ns формул зации
5 6
Имеется (3-56)
Отсут (3-57) ствует
Имеется (3-58)
er«»r. |
|
|
rK(1—a) * re |
|
|
r » r + / ? " |
o.c |
|
K O |
|
|
гб>гэ |
|
|
(l- a )rK|Z lx|* rBre |
( |
|
Отсут |
(3-59) |
ствует |
|
То же |
(3-60) |
Наименование |
Исходная формула |
Приближенная |
|
параметра |
формула |
||
|
1 |
2 |
3 |
Выходнсе сопро |
*"o.oz, 1г.+ г,<1- аН+ <*” о.с+г,> Дх |
|
|
тивление |
|
||
Z' ' |
Л . ом |
й"о.с<гэ+гб+2г)+2г 1гв+гк) + Дг |
|
|
ВЫХ>О.С |
|
|
Коэффициент уси ления по току
Я/ о.с
Коэффициент уси ления по напря
жению K(Jo с
Входное сопротнвление Zux a e,OM
Выходное сопро
тивление
Z л лг ом 1НХ>0,СГ
со
г) |
Каскад с параллельно-последовательной отрицательной |
|||||||||
|
|
|
|
обратной связью |
|
|
|
|
||
|
________Х'/о.с__________ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
^о .с + 2н |
|
|
|
|
||
|
|
1+ <1+*'/0.С> —^ |
|
|
*'o.c+ZH |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
*/o.czH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВХ.О.С |
|
' |
~ |
( ,+ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
12« + * ,о.с<1+*'/о.с>] |
( 1+ |
« ^ - с) |
*V« <*"о.с +Zh) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
*'o.c+Z* |
|
*'o.o+Zh |
|||
|
|
1+ U+K'/o.c) |
-J77о.с |
|
|
|
|
|||
« |
|
4 Z.x+Zt ) |
|
*"о. С |
ZВХ+ZТ |
' |
(У?" |
+2 ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
о.с 14 |
о.с^ г7 |
|
|
|
*'о.е |
. |
аГк (Zr+*'o.o> |
|
ft' |
+ Z |
г |
||
1+ |
|
4 о.с^ |
||||||||
r.+ r6+Zt |
*"o.c<rB+r6+Zr> |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Условия приближения
4 гк (1 а) »г0
| 2>х|«гн**"о.с Гб>Гэ
<1~ а>Гк12,х |>Г9 Г&
Я '/о .с-Р »1 lfJ<R'o.c+Zi,>l»*"o.c
*'/о.с* 1 |Р<*\>.с+2н)1»*"о.с (P + D«'o.c*lZBxl
*'/о.с*«
IP <*'o.c+Zh>I»*"o.c (P + »«'o .c»lz,xl
V 0.0
IZ lz*±\*№ » - L i O.C ft/'
lZax+Zr M V r*+Zrl
Признак стабилиза М- ф ормул
ции
5 1 6
Имеется (3-61)
To же |
(3-62) |
To же |
(3-63) |
To же |
(3-64) |
To же |
(3-85). |
( 3 - 6 2 ) — ( 3 - 6 5 ), |
п о з в о |
л я е т о б е с п е ч и т ь с т а б и |
|
л и з а ц и ю в с е х ч е т ы р е х |
|
у п о м я н у т ы х |
п а р а м е |
т р о в . |
|
|
|
|
|
|
|
Н а |
р и с . 3 -8 и 3-9 |
|||||
|
|
|
|
|
п р и в е д е н ы з а в и с и м о с т и |
|||||||
|
|
|
|
|
к о э ф ф и ц и е н т о в |
у с и л е |
||||||
|
|
|
|
|
н и я п о т о к у и н а п р я ж е |
|||||||
|
|
|
|
|
н и ю о т г л у б и н ы п о с л е |
|||||||
|
|
|
|
|
д о в а т е л ь н о й и п а р а л |
|||||||
|
|
|
|
|
л е л ь н о й |
|
о б р а т н о й |
|||||
|
|
|
|
|
с в я з и . |
|
|
|
|
|||
Рис. 3-8. Зависимость коэффициен |
» Н а у к а з а н н ы х р и с у н |
|||||||||||
к а х |
и з о б р а ж е н ы |
т а к ж е |
||||||||||
тов усиления каскада по току и на |
||||||||||||
пряжению |
от глубины |
последователь |
с х е м ы |
к а с к а д о в , |
к о т о |
|||||||
ной отрицательной обратной связи. |
р ы е |
б ы л и |
и с с л е д о в а н ы |
|||||||||
К'' |
|
|
|
|
э к с п е р и м е н т а л ь н о . |
|
||||||
|
|
|
|
|
И з м е р е н и я п р о и з в о |
|||||||
их |
|
|
|
|
|
|||||||
<00 - 50 |
|
|
|
|
д и л и с ь |
п р и Я п —3 ком-, |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
80 |
|
|
|
|
/ к « 1 м а = c o n s t |
|
и |
|||||
|
|
|
|
Ù K= 5 0 = c o n s t . П о с т о |
||||||||
60 - 30 - |
|
|
|
|
я н с т в о |
к о л л е к т о р н о г о |
||||||
|
|
|
|
т о к а и |
н а п р я ж е н и я в |
|||||||
4О20- |
|
|
|
|
к а с к а д е с |
п о с л е д о в а |
||||||
|
|
|
|
т е л ь н о й О О С п о д д е р |
||||||||
|
|
|
|
|
ж и в а л о с ь с п о м о щ ь ю |
|||||||
го - <0-i |
|
|
|
|
р е з и с т о р а Яз- |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
К а к в и д н о и з ри с . |
||||||
|
|
|
|
(Оком |
3 -8, в к а с к а д е с п о с л е |
|||||||
|
|
|
|
д о в а т е л ь н о й О О С п р и |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
Рис. 3-9. Зависимость коэффициентов |
и з м е н е н и и |
с о п р о т и в л е |
||||||||||
усиления |
каскада по |
току и напря |
н и я |
р е з и с т о р а Я 'о .с |
от |
|||||||
жению |
от |
глубины |
параллельной |
О |
д о |
1 ООО1 о м |
K 'i & |
|||||
отрицательной |
обратной связи. |
|||||||||||
« c o n s t , |
ч т о с о г л а с у |
|||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
е т с я с ф о р м у л о й (3 -5 4 ) . |
|||||||
В к а с к а д е |
с п а р а л л е л ь н о й |
О О С |
|
и з м е н е н и е |
с о л р о - |
|||||||
т и в л е н и я |
|
р е з и с т о р а Я "о .с в ш и р о к и х |
|
п р е д е л а х |
не |
|||||||
н а р у ш а е т у с л о в и я К " и о .с ~ c o n s t, ч то с о г л а с у е т с я с ф о р м у л о й (3 -5 9 ).
О р и е н т и р о в о ч н о о ц е н и м п о т е р и у с и л е н и я п р и в в е д е н и и О О С н а п е р е м е н н о м т о к е д л я д о с т и ж е н и я в ы с о к о й с т а б и л ь н о с т и п е р и м е т р о в у с и л и т е л ь н ы х к а с к а д о в .