книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей
..pdfД л я |
к а с к а д а |
с |
п о с л ед о в ат е л ь н о й |
О О С |
из |
(3-51) |
и |
|||||||
(3 -5 5 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К, |
|
R'o.c |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 0 1 g к> |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Д ' |
|
|
|
2 01g ( 1 - а ) |
\Z |
|
|
(3-67a) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Uо.с |
|
bxI |
|
|
|
|
|
П р и м е м , |
что |
в |
р а с с м а т р и в а е м о м |
сл у ч ае |
в |
со о тв етст |
||||||||
вии с (3 -6 6 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
/?'о.с = |
Ю (1 — а ) г 0. |
|
|
|
|
(3 -676) |
||
Т о г д а |
д л я |
к а с к а д а |
с |
'п о сл ед о в ател ь н о й |
О О С |
н а |
м а |
|||||||
л о м о щ н о м |
|
п л о ск о стн о м |
т р а н зи с т о р е |
’ при |
/ к = 1 |
м а, |
||||||||
Un = 5 в |
и |
и = |
0,98 |
Д /о .(!~7,2 дб. |
|
|
|
|
|
|
||||
С о г л а с н о |
э к с п е р и м е н т а л ь н о й кри вой |
рис. |
3-8 |
Д '0 с — |
||||||||||
« -1 0 д б . |
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
Д л я |
|
к а с к а д а |
с к о м б и н и р о в ан н о й |
О О С |
со гл асн о |
|||||||||
(3 -5 0 ), |
(3 -5 1 ), |
(3 -62) и |
(3 -63) |
|
|
|
|
|
|
П у с т ь |
в |
р а с с м а т р и в а е м о м |
|
с л у ч а е в |
соответстви и |
|||||||||
с (3 -6 6 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я „ = 1 0 |
( 1 - а ) Я " о . с |
|
|
(3-69) |
||||||
Т о г д а |
при |
/?„ = |
3 |
к о м |
а = |
0,98 |
и |
-ft'o .c ^ O O |
ом , |
из |
||||
(3 -6 8 ) |
и |
(3 -69) |
^ " 0.с = 15 |
ко м |
и |
Д 0.с = |
16,2 |
дб. |
|
|
||||
С о г л а с н о |
э к с п е р и м е н т а л ь н ы м |
д а н н ы м |
п отери |
у с и л е |
||||||||||
н и я п р и |
это м |
|
д л я |
к а с к а д а на |
|
т р а н зи с т о р е М П 1 3 Б |
со |
|||||||
с т а в л я ю т п р и м е р н о 18 д б . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
И з |
п р и в е д е н н ы х |
|
соо тн о ш ен и й |
сл ед у ет, |
что в ы с о к а я |
с т а б и л ь н о с т ь к о эф ф и ц и е н та у си л ен и я к а с к а д а м о ж е т
б ы т ь |
д о с т и г н у т а |
п ри (п ри ем лем ы х |
п о тер я х |
у си л ен и я . |
|||||||
В |
то ж е в р е м я |
в |
р я д е п р а к ти ч е с к и х схем |
п о тер и |
у си |
||||||
л е н и я |
о к а з ы в а ю т с я |
в е с ь м а зн ач и тел ь н ы м и . |
Т а к , с о г л а с |
||||||||
но э к с п е р и м е н т а л ь н ы м |
д а н н ы м |
при вк лю чен и и в |
ц еп ь |
||||||||
э м и т т е р а |
т р а н з и с т о р а П 4 р е зи с т о р а |
со п р о ти вл ен и ем |
|||||||||
R 'o .c = 0 ,5 |
о м п о тер и |
у си л ен и я |
по |
м о щ н о сти |
с о с т а в л я ю т |
||||||
п р и м е р н о |
6 д б [Л . 47], |
а в |
с л у ч а е |
вк л ю ч ен и я, со п р о ти в |
|||||||
л е н и я |
Я '0.с = 1,5— 2 |
ом |
они |
в о з р а с т а ю т |
д о |
10— 15 |
дб. |
В т а к и х к а с к а д а х п р а к ти ч е с к и н е в о зм о ж н о и ск л ю ч и ть о т р и ц а т е л ь н у ю о б р а т н у ю с в я з ь н а п ер ем ен н о м то к е д а
ж е п р и ш у н т и р о в а н и и с о п р о т и в л е н и я R*0.c |
к о н д е н с а т о |
||
ром |
о ч ен ь |
б о л ь ш о й е м к о с т и . |
|
В |
эти х |
у с л о в и я х к о м п е н с а ц и я п о т е р ь |
у с и л е н и и за |
сч ет п р и м е н е н и 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 и м о ж е т б ы т ь о б е с п е ч е н а л и ш ь п у т е м п р и м е н е н и я п о л о ж и т е л ь н ой о б р а т н о й с в я зи .
Е с т е с т в е н н о , ч то г л у б и н а э т о й с в я з и о г р а н и ч е н а н е о б х о д и м о с т ь ю и с к л ю ч е н и я с а м о в о з б у ж д е н и я у с и л и т е л ь н о го к а с к а д а .
Н е л ь з я не у ч и т ы в а т ь т а к ж е т о го , ч то в в е д е н и е п о л о ж и т е л ь н о й о б р а т н о й с в я зи 'п р и в о д и т к у в е л и ч е н и ю к о э ф ф и ц и е н т а н е л и н ей н ы х и с к а ж е н и й , у х у д ш е н и ю ч а с т о т н о й х а р а к т е р и с т и к и и р я д а д р у г и х п а р а м е т р о в .
И з в ы ш е и з л о ж е н н о г о м о ж н о з а к л ю ч и т ь с л е д у ю щ е е . П о л у ч е н н ы е с о о т н о ш е н и я п о з в о л я ю т р а с с ч и т а т ь н о м и н а л ь н ы е з н а ч е н и 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 у с и л и т е л ь н о г о к а с к а д а и г л у б и н ы 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 н а п е р е м е н н о м т о к е , н е о б х о д и м ы е д л я р е а л и з а ц и и з а д а н н о й с т а б и л ь н о с т и его п а р а м е т р о в .
В ы с о к а я с т а б и л ь н о с т ь п а р а м е т р о в у с и л и т е л е й м о ж е т б ы т ь д о с т и г н у т а п р и с р а в н и т е л ь н о н е б о л ь ш и х п о т е р я х у с и л е н и я и п р и е м л е м ы х д о п о л н и т е л ь н ы х з а т р а т а х э н е р ги и о т и с то ч н и к о в п и т а н и я .
Г л а в а ч е т в е р т а я
А Н А Л И З М Е Т О Д О В С Т А Б И Л И З А Ц И И , О С Н О В А Н Н Ы Х Н А И С П О Л Ь З О В А Н И И 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
4-1. МЕСТНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
К а к б ы л о п о к а з а н о р а н е е , п р и н ц и п и а л ь н о б о л е е с т а б и л ь н ы м и я в л я ю т с я к а с к а д ы , у к о т о р ы х б а з о в о е с м е щ е н и е н е о с т а е т с я п о с т о я н н ы м п р и в н е ш н е м в о з д е й с т в и и , а и з м е н я е т с я о п р е д е л е н н ы м о б р а з о м в з а в и с и м о с т и о т н а п р а в л е н и я п е р е м е щ е н и я с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к .
О д н и м и з с р е д с т в , п о з в о л я ю щ и х о б е с п е ч и т ь а в т о м а т и ч е с к о е у п р а в л е н и е б а з о в ы м с м е щ е н и е м в ж е л а т е л ь н о м н а п р а в л е н и и , я в л я е т с я о т р и ц а т е л ь н а я о б р а т н а я с в я з ь н а п о с т о я н н о м т о к е .
Р а с с м о т р и м с х е м ы у с и л и т е л ь н ы х к а с к а д о в с 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 ш е д ш и е ш и р о к о е п р а к т и ч е с к о е п р и м е н е н и е .
Д л я у п р о щ е н и я в д а н н о м р а з д е л е п р и м ем , что со п р о т и в л е н и е н а г р у з к и , а т а к ж е вх о д н о е и вы х о д н о е со п р о
т и в л е н и я |
к а с к а д о в |
я в л я ю т с я чисто акти вн ы м и . |
|
||
Т а к к а к степ ен ь |
с та б и л ь н о с ти |
р аб о ч ей |
точки |
не з а |
|
в и с и т о т |
в и д а О О С |
н а п о сто ян н о м |
то к е (п о с л е д о в а т е л ь |
||
ной , п а р а л л е л ь н о й |
и ли к о м б и н и р о в а н н о й ), |
то в |
н а с т о я |
щ ем п а р а г р а ф е б о л ее у д о б н о р а з л и ч а т ь к а с к а д ы по в и д у
О О С , п р е о б л а д а ю щ е й |
|
о тн о си тел ьн о |
их |
вх о д н ы х |
з а ж и |
||||||||||||||
м о в . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К а с к а д ы с п а р а л л е л ь н о й О О С . К а с к а д с а в т о м а т и |
|||||||||||||||||||
ч еск и м |
р е г у л и р о в а н и е м |
|
б а зо в о го |
см ещ ен и я |
с |
пом ощ ью - |
|||||||||||||
п а р а л л е л ь н о й |
о тр и ц а т е л ь н о й |
о б р а тн о й |
связи , |
с х е м а |
к о |
||||||||||||||
то р о го |
и з о б р а ж е н а |
н а |
рис. 3-4, |
о тл и ч ается |
от |
р а с с м о т |
|||||||||||||
р е н н о го |
|
р а н е е |
к а с к а д а |
с ф и к си р о ван н ы м |
см ещ ен и ем ' |
||||||||||||||
(см . |
ри с. |
3 -2) |
т е м , |
что |
в |
нем |
н а п р я ж е н и е |
на |
б а зу т р а н |
||||||||||
з и с т о р а |
п о д а е т с я |
ч ер е з |
|
р ези сто р |
Я " 0.г„ |
вклю чен н ы й |
н е |
||||||||||||
п о с р е д с т в е н н о |
м е ж д у |
к о л л е к то р о м и б азо й . |
|
|
|
|
|
||||||||||||
Т а к |
к а к к о л л е к т о р н о е н а п р я ж е н и е |
не |
о стается |
по |
|||||||||||||||
с т о я н н ы м |
п ри |
к о л е б а н и я х |
то к а |
в |
цепи |
|
к о л л екто р а,, |
||||||||||||
а б а з о в о е |
с м е щ е н и е |
за в и с и т |
от |
вели чи н ы |
этого |
н а п р я |
|||||||||||||
ж е н и я , |
то |
п о я в л я е т с я |
в о зм о ж н о с ть |
в |
и звестн ой |
степени: |
|||||||||||||
с т а б и л и з и р о в а т ь |
п о л о ж е н и е |
р аб о ч ей |
точки |
у с и л и те л ь |
|||||||||||||||
н о го |
к а с к а д а . |
Д е й с т в и т е л ь н о , |
н а п р и м ер , |
при |
п о вы ш ен и и |
||||||||||||||
т е м п е р а т у р ы , |
а |
сл ед о в атеЛ ьн о , |
при |
п о явл ен и и |
тен д ен |
||||||||||||||
ции |
к у в е л и ч ен и ю |
то к а |
|
к о л л е к т о р а |
о д н о вр ем ен н о п о я в |
л я е т с я т е н д е н ц и я к у м ен ьш ен и ю н а п р я ж е н и я на к о л
л е к т о р е и 'за в и с я щ е го |
от н е го |
т о к а б азы . В сл ед стви е |
э т о г о р а б о ч а я то ч к а |
с тр ем и тся |
-возврати ться в п е р в о - |
.н а ч а л ь н о е п о л о ж е н и е .
С о п р о т и в л е н и е о б р а т н о й с в я з и в р а с см а тр и в ае м о м
с л у ч а е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПГГ |
__ |
(î/..р |
^б) |
|
|
(4-1) |
|
|
о.с |
|
1/ |
6 |
• |
|
||
|
|
|
|
|||||
И л и , есл и |
у чи ты вать, ч то £/к.р > |
U6, |
|
|
||||
|
п п |
_ |
Vк.р |
|
|
(4-2) |
||
|
А |
о.С — |
л/ |
б » |
|
|
||
|
|
|
|
|||||
гд е U K.р — н а п р я ж е н и е |
н а |
к о л л е к то р е , |
со о тв етству ю щ ее |
|||||
в ы б р а н н о й р а б о ч е й точке. |
|
|
|
|
|
|
||
Р а с с м а т р и в а е м о й |
схем е |
|
сво й ствен н ы |
сл ед у ю щ и е |
||||
о г р а н и ч е н и я : |
|
|
|
|
|
|
|
|
1) Е с л и |
с о п р о ти в л е н и е |
н а гр у зк и |
п о сто ян н о м у то к у |
н е в е л и к о (н а п р и м е р , в к а с к а д а х с т р а н с ф о р м а т о р н ы м
в ы х о д о м ), то д е й ст в и е о тр и ц а т е л ь н о й о б р а тн о й |
свя зи |
6* |
8а |
с т а н о в и т с я м а л о э ф ф е к т и в н ы м и т а к о й к а с к а д п р а к т и
ч еск и |
не о т л и ч а е т с я о т к а с к а д а с |
ф и к с и р о в а н н ы м с м е |
|
щ ен и ем . |
Э то о б у с л о в л е н о те м , ч то |
£/к.р ~ Ё — (7 k -|-/o .c)Æ „. |
|
2) П о д а ч а с м е щ е н и я , о п р е д е л я ю щ е г о п о л о ж е н и е р а |
|||
бо чей |
то ч к и , и. 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 о с у щ е с т |
||
в л я ю т с я |
с и с п о л ь з о в а н и е м о д н о го и т о г о ж е р е з и с т о |
р а R " О.С-
П о э т о м у е с л и з а д а н р а б о ч и й р е ж и м ( U K.V, / к.р, R u), то к а с к а д р е а л и з у е м п р и о п р е д е л е н н о м з н а ч е н и и 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 , а е с л и з а д а й п о
с л е д н и й , то п ри с о о т в е т с т в у ю щ е м |
п о д б о р е р а б о ч е г о |
р е ж и м а . К о р р е к т и р о в а н и е р а б о ч е г о |
р е ж и м а в н е к о т о |
р ы х п р е д е л а х м о ж н о о б е с п е ч и т ь с |
п о м о щ ь ю р е з и с т о |
р а Rz, п о д к л ю ч е н н о го п а р а л л е л ь н о в х о д у к а с к а д а (см . р и с . 3 -4 ). Е с л и п р и э т о м ж е л а т е л ь н о с о х р а н и т ь н еи з- м ен н ы м и в х о д н о е с о п р о т и в л е н и е и к о э ф ( ш ц и е н т - у си л с - н и я к а с к а д а , то н е о б х о д и м о , ч то б ы R 2^> Z „x |
Р а с с м о т р и м о с н о в н ы е с о о т н о ш е н и я , х а р а к т е р и з у ю щ и е с т а б и л ь н о с т ь р а б о ч е г о р е ж и м а у с и л и т е л ь н о г о к а с к а д а с 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 зь ю н а п о с т о я н н о м то к е, и у с л о в и я е го р е а л и з у е м о с т и .
Д л я сх ем ы , и з о б р а ж е н н о й н а ри с. 2 -4, |
|
|
|||||||
г д е |
^к [a R\i "Ь (1 — |
а) с , ] — C J ко— |
* £ • |
|
(4-3) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С , = ( l + - |2 L ) |
|
+ я „ ); |
|
(4-4) |
|||
Zzxo — |
в х о д н о е |
с о п р о т и в л е н и е |
к а с к а д а |
н а п о с т о я н н о м |
|||||
то к е . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И з (4 -3 ) п о с л е п р е о б р а з о в а н и й |
|
|
|
|
|||||
|
|
__ |
|
Ci/üR-ц |
|
|
|
(4-5) |
|
|
|
|
1 + |
(1 - « ) £ ,/« /? * |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
И з (4-5) с л е д у е т , ч то р а с с м а т р и в а е м а я с х е м а о б л а д а е т |
|||||||||
при зн акам и стаб и л и зац и и , |
т а к |
к а к |
п ри |
R rr0 с = |
0 |
— 1, |
|||
а при |
# ” 0Л = |
о о 5, = |
^ - ^ , т . |
е. |
с т а б и л и з а ц и я |
за |
счет |
||
внеш него в о зд е й с т в и я |
н а т р а н з и с т о р |
о т с у т с т в у е т . |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ь - г г ) : |
|
|
^ |
|
|
^ |
|
Е _________ (^к + 1 М |
|
|
(4 7) |
|||
|
<*/?я |
* ■ ( / . |
S j/B0) |
|
(-^к ^1^ко) |
|
|
И з |
(4-4) |
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
R |
ГГ |
|
|
£ l |
|
|
|
|
(4-7а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
о.с = Ян |
а/?н |
1 + ^ВХо/^2 |
|
|
||||||
П р и р а щ е н и е |
т о к а |
к о л л е к т о р а |
в так о м |
к а с к а д е |
при |
||||||
т е м п е р а т у р е , о т л и ч а ю щ е й с я от н о р м ал ьн о й , |
|
|
|
||||||||
|
|
|
М ш » |
s i/ио го °с |
|
|
|
(4-8) |
|||
И з |
(4 -8 ) |
ви д н о , |
что в |
к а с к а д е |
с п а р а л л е л ь н о й |
О О С |
|||||
н а п о с то я н н о м |
то к е |
м о ж е т б ы ть |
о б есп еч ен а |
су щ ествен н о |
|||||||
м е н ь ш а я н е с т а б и л ь н о с т ь |
р аб о ч его |
р е ж и м а |
при |
к о л е б а |
|||||||
н и я х |
т е м п е р а т у р ы |
о к р у ж а ю щ е й |
среды , чем у |
к а с к а д а |
с ф и к с и р о в а н н ы м см ещ ен и ем . К а с к а д с п а р а л л е л ь н о й
О О С р а в н о ц е н е н |
к а с к а д у с |
ф и к си р о ван н ы м см ещ ен и ем |
||||||
п ри |
R n = 0, |
к о г д а |
S i = j - 3 ^ |
(со о тв етств у ет |
сл у чаю |
п о д |
||
к л ю ч е н и я |
р е зи с т о р а R " Q,r. к |
б а зе и м инусу |
б а та р еи , к а к |
|||||
это |
и м е е т м есто в |
сх ем е |
рис. |
3 -2 ). |
|
|
|
|
|
Р а с ч е т |
п а р а м е т р о в |
цепей |
см ещ ен и я |
и |
о б р атн о й |
с в я |
|
зи |
м о ж е т |
б ы ть |
вы п о л н ен |
сл ед у ю щ и м |
о б р азо м . |
Е сли |
з а д а н р а б о ч и й р е ж и м , то с л ед у е т из (4-7) о п р ед ел и ть в е л и ч и н у
|
С. |
|
|
|
|
(4-8а) |
|
e/?,i |
/?„ f/K(i |
а) — Лео] |
|
||
|
|
|
||||
З а т е м из |
(4 -5) |
и (4 -8) |
н ай ти зн ач ен и я |
к о эф ф и ц и ен |
||
т а р е ж и м н о й |
н е с та б и л ь н о ст и и |
у то ч н и ть вел и ч и н у |
то к а |
|||
к о л л е к т о р а |
т р а н з и с т о р а , |
при |
к о то р ы х |
м о ж е т |
б ы ть |
р е а л и з о в а н к а с к а д .
Е с л и ж е з а д а н 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 сти , |
то |
н у ж н о |
о п р е д ел и т ь |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
С' — |
|
s ' |
|
|
|
|
(4-0) |
|
|
|
|
a-R-n |
1— s, (1 — а) |
|
|
|
|
||
Т о гд а |
при |
вы бранны х |
значениях |
Е |
и / к из |
формулы |
|||||
(4-7) о п р ед ел яем |
величины |
R n |
и |
UK, |
а |
затем , |
за д ав ш и с ь |
||||
отнош ением |
|
м ож но |
из |
(4-7а) |
р ассч и тать |
сопротив- |
|||||
л е н и е р е зи с т о р а |
/?"0.с. В ел и ч и н а |
/?2 |
п р ак ти ч еск и |
не о к а |
|||||||
з ы в а е т |
в л и я н и я |
н а к о эф ф и ц и ен т |
у си л ен и я |
и |
вхо д н о е |
||||||
с о п р о т и в л е н и е |
к а с к а д а п ри |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
- % 2 - < 0 , 1 н - 0 ,1 5 . |
|
|
|
|
|||
К а с к а д ы с |
п о с л ед о в ат е л ь н о й |
О О С . |
К а с к а д |
с п отен |
ц и о м е т р и ч е с к и м см ещ ен и ем п ри н ал и ч и и 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 я в л я е т с я б о л е е у н и в е р
с а л ь н ы м , |
|
чем к а с к а д с |
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 зь ю . |
|
|
|
Э то в |
п е р в у ю о ч е р е д ь |
о б у с л о в л е н о |
т е м , ч то в нем |
р а б о ч и й р е ж и м и с т е п е н ь с т а б и л ь н о с т и р а б о ч е й то ч к и м о гу т в ы б и р а т ь с я н е з а в и с и м о д р у г о т д р у г а .
Д л я с х е м ы , и з о б р а ж е н н о й н а р и с . 3 -5 ,
(4-10)
о т к у д а
(4-11)
С х е м а ри с. 3-5 п о д о б н о р а с с м о т р е н н о й р а н е е с х ем е к а с к а д а с п а р а л л е л ь н о й О О С 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 з а ц и и , |
т а к к а к |
п р и . ^ '0.с = |
оо |
S 2 = l , |
а |
п р и R 'o.c = 0 |
|||
И з (4 -1 0 ) и (4 -1 1 ), у ч и т ы в а я , ч то |
|
|
|
|
|||||
|
s„ — 1 = |
--------- |
R О.С + |
R\О.С |
|
|
|
||
|
|
|
1 -0С + |
|
|
|
|||
|
|
|
|
R2 |
Ra |
|
|
|
|
п о с л е п р ео б р азо в ан и й |
получаем : |
|
|
|
|
|
|||
|
A, = |
V |
, , + |
-£ ( V ' 3 ~ |
- |
|
(4-12) |
||
П е р е х о д к |
к а с к а д у |
с ф и кси р о ван н ы м |
см ещ ен и ем |
м о |
|||||
ж е т бы ть о с у щ е ст в л е н |
п ри R r0 с = |
0 . |
Т а к к а к |
в э т о м |
слу - |
||||
1 |
т о т о к в ц еп и к о л л е к т о р а |
|
|
|
|||||
ч а е s 2= j — |
|
|
|
П р и р а щ е н и е т о к а к о л л е к т о р а п р и к о л е б а н и я х т е м п е р а т у р ы о к р у ж а ю щ е й с р е д ы
(4 -Н ) С р а в н и в (4 -1 4 ) с (4 - 8 ), м о ж н о с д е л а т ь в ы в о д о то м ,
что к а с к а д ы , |
сх ем ы |
к о то р ы х и зо б р аж ен ы |
на |
рис. 3-4 |
||||||||||
и 3 -5, с |
то ч к и |
з р е н и я |
стаб и л ьн о сти |
рабочей точки |
при |
|||||||||
о п р е д е л е н н ы х |
у с л о в и я х |
я в л я ю т с я |
|
равн оц ен н ы м и . |
П ри |
|||||||||
это м , о д н а к о , |
н е с л е д у е т |
з а б ы в а т ь |
о сд ел ан н ы х |
р ан ее |
||||||||||
о г о в о р к а х , |
к а с а ю щ и х с я р а зл и ч и я |
у п ом ян уты х |
схем . |
|
||||||||||
С о п р о т и в л е н и я р е зи сто р о в |
в |
|
ц еп ях |
|
см ещ ен и я |
и |
||||||||
о б р а т н о й |
с в я з и м о гу т |
б ы ть |
р ассч и тан ы |
по |
следую щ им |
|||||||||
ф о р м у л а м : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R ' о.о = |
a(Æ — С/К.р — / к,р/?„) . |
|
|
|
(4-15) |
||||||
|
|
|
|
А.р |
^КО |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
/?'о.с(5г - 1 ) ________ . |
|
|
(4-16) |
|||||||
|
|
|
|
, |
п |
Л , |
Я'о.с \ |
' |
|
|
||||
|
|
|
aS2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
(52 |
О |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
= |
E {S i- |
1) |
|
|
|
|
|
(4-17) |
||
|
|
|
3 |
^К.Р |
|
S2^K0 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
К а с к а д ы |
с |
к о м б и н и р о в ан н о й |
0 0 С. |
Д л я |
каск ад а |
с к о м б и н и р о в а н н о й п о сл ед о в ат е л ь н о -п а р а л л е л ь н о й О О С , с х е м а к о т о р о г о и з о б р а ж е н а на рис. 3-6,
|
|
— / КО |
Я'о.С |
Я "0.0 \ |
|
|
|
|
(4-18) |
|||
|
|
/?и |
Ян |
) |
~ |
Яи ' |
|
|||||
И з |
(4 -18) |
коэф ф и ц и ен т |
режимной |
нестабильности |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Я'о.е |
|
. Я",о.с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Яп |
|
Ян |
|
|
|
|
|
|
|
1 4 |
Я^о.е |
(1 ~ |
“) ( | |
|
R"о.е |
||
|
|
|
|
|
Я„ |
' |
Яп |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4-19) |
П р и |
Я 'о.с = |
0 из |
(4-19) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S — |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4-20) |
С р авн и в |
(4-20) с |
(4-5), |
видим , ч то |
они |
тож дествен н ы . |
|||||||
В с л у ч а е ж е , |
е сл и |
R " 0.c — °°> |
s — |
|
|
|
А н ал о ги ч н о е |
|||||
в ы р а ж е н и е |
м о ж е т |
б ы ть |
т а к ж е |
п о л у ч ен о |
из (4-11) п р и |
|||||||
R “z ~ R a ——00 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д л я р а с с м а т р и в а е м о й с х е м ы п р и M l — « )» /„ < >
аВ
Я
'я .р
О ч е в и д н о , ч то к а с к а д р а с с м а т р и в а е м о г о т и п а м о ж е т
б ы ть р е а л и з о в а н п р и |
|
|
|
|
|
|
|
|
*Е |
+ |
( |
1 |
> |
0 |
. |
|
|
'К.р |
|
|
|
|
|
|
|
|
О т с ю д а п р и с и м м е т р и ч н о м р а с п о л о ж е н и и |
р а б о ч е й |
|||||||
‘ то ч к и ,( f ) K.p = 0 ,5 jE ) |
д л я р е а л и з а ц и и |
к а с к а д а |
д о л ж н о |
|||||
б ы т ь в ы п о л н е н о у с л о в и е |
|
|
|
|
|
|
||
|
R'\о.с |
|
2а — 1 |
|
|
(4 -2 1а) |
||
|
R* |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
И з (4-18) и (4-19) |
|
|
|
|
|
|
|
|
/к == s 'I ко “I" |
|
|
|
|
|
(4-22) |
||
|
R* l + ^ - K l - a ) 7^ |
|
||||||
|
|
|
Ru |
|
Ru |
|
||
И л и , у ч и ты в а я , ч то |
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
|
л„ |
Н -2 3 ) |
||
. I R'o.a I ,, |
ч |
R"о.с |
= ( « ' — |
1) «"о.« |
||||
|
||||||||
1 + 7 г Г + ( 1 _ о ) _ л 7 |
|
|
|
|
||||
получаем : |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ « |
= * |
' / „ |
+ |
^ ( s |
' - |
1). |
(4 -24) |
|
П р и р а щ е н и е т о к а к о л л е к т о р а т р а н з и с т о р а п р и к о |
||||||||
л е б а н и я х т е м п е р а т у р ы |
|
|
|
|
|
|
||
Д / " к1 = |
5 7 к(Ш. 0 [2 С .-< -г' - 1 |
1 . |
(4-25) |
Н е о б х о д и м о о б р а т и т ь в н и м а н и е н а т о , ч то в с х е м е С 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 О С н е л ь з я с о х р а н и т ь в ы с о к и е у с и л и т е л ь н ы е с в о й с т в а к а с к а д а п р и с и м м е т р и ч н о м р а с п о л о ж е н и и р а б о ч е й т о ч к и и в ы п о л н е н и и у сл о ви й ,- о г о в о р е н н ы х в т а б л . 3 -1 . Т а к ,
н а п р и м е р , и з |
(4 -2 1 ) |
п р и / к.рЯп = 0 , 5 £ |
и R ,f0.c = |
|
|
^ P = 2 a — U . |
|
И л и п ри |
а = 0 ,9 8 |
^'o-c/Z^ii = 0,86 . |
П р и п о д о б н о м с о о т |
н о ш е н и и м е ж д у Я 'о .с и Ян с о г л а с н о ф о р м у л а м (3 -6 2 ) — (3 -6 4 ) к о э ф ф и ц и е н т у с и л е н и я по т о к у К ю .с « 2 , 7 , к о э ф ф и ц и е н т у с и л е н и я п о н а п р я ж е н и ю К ио.с « 0 ,9 7 , а в х о д -
68
н ое |
с о п р о т и в л е н и е |
к а с к а д а |2вх.о.с| » 2 ,8 /? п. Т а к и м о б р а |
||||
зо м , |
к а с к а д с |
о б щ и м э м и тте р о м |
при введ ен и и |
к о м б и н и |
||
р о в а н н о й |
О О С |
и |
си м м етр и ч н о м |
р а с п о л о ж ен и и |
р аб о ч ей |
|
точки по |
в ел и ч и н е |
в х о д н о го со п р о ти в л ен и я и |
к о эф ф и |
ц и е н ту у с и л е н и я по н а п р я ж е н и ю п р и б л и ж а е т с я к к а с к а
д у с о б щ и м к о л л е к то р о м . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В с л у ч а е |
ж е |
у си л ен и я |
с л а б ы х |
си гн ало в, ко гд а |
си м |
||||||||||
м е т р и ч н о е |
р а с п о л о ж е н и е |
р аб о ч ей |
точки |
не |
я в л я е т с я |
|||||||||||
о б я з а т е л ь н ы м , |
в ы с о к а я |
|
ста б и л ь н о с ть |
р аб о ч ей |
точки |
|||||||||||
к а с к а д о в |
р а с с м а т р и в а е м о г о |
ти п а |
м о ж ет бы ть |
д о сти гн у |
||||||||||||
та |
п р и о д н о в р е м ен н о м |
со х р ан ен и и |
вы соки х |
у с и л и те л ь |
||||||||||||
н ы х с в о й с тв по то к у и н а п р я ж е н и ю . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Н е к о т о р о е о с л а б л е н и е |
зав и си м о сти |
цепей |
см ещ ен и я |
||||||||||||
от |
в е л и ч и и |
со п р о ти в л ен и й |
р ези сто р о в |
R 'ox |
и |
R " 0.с, |
к а к |
|||||||||
и |
в к а с к а д е |
с |
п а р а л л е л ь н о й |
О О С , |
м о ж ет |
бы ть |
д о сти г |
|||||||||
н у то |
при |
п о д к л ю ч ен и и |
п а р а л л е л ь н о |
вх о д у |
к а с к а д а |
р е |
||||||||||
з и с т о р а Ro |
(н а |
рис. 3 -6 |
|
п о к а за н п у н к ти р о м ). |
К о эф ф и |
|||||||||||
ц и е н т |
р е ж и м н о й н е с та б и л ь н о ст и в это м |
сл у ч ае |
|
|
|
|
(4-26)
П р и /? 2 = ° ° s = s ' .
В с л у ч а е , к о гд а R 'о.с = 0 , п о л у ч аем вы р а ж е н и е (4 -5 ),
а п р и R n = Q й R "o .c = R 3 — в ы р а ж е н и е |
д л я ко эф ф и ц и ен |
т а р е ж и м н о й н е с та б и л ь н о ст и 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 . |
|
В ы р а ж е н и е д л я т о к а к о л л е к т о р а в р а с с м а тр и в а е м о м
с л у ч а е и д е н ти ч н о (4 -2 4 ). |
|
|
|
|
|||
Р а с ч е т тр е б у е м о й |
вели ч и н ы |
s |
м о ж е т б ы ть п р о и зв е |
||||
д е н п о |
ф о р м у л а м |
(3 -1 0 ), (3 -15) |
или (3 -1 6 ). |
|
|
||
В е л и ч и н ы со п р о ти в л ен и й |
р ези сто р о в, |
вк лю чен н ы х |
|||||
в ц еп и |
с м е щ е н и я |
и |
о б р а тн о й |
свя зи , м о гу т |
б ы ть |
о п р е |
|
д е л е н ы с л ед у ю щ и м о б р а зо м . |
|
|
|
|
|||
Н е п о с р е д с т в е н н о |
и з ф о р м у л ы |
(4 -26) п о л у ч аем |
в ы р а |
||||
ж е н и е |
|
|
|
|
|
|
|
о т к у д а у сл о ви е р е а л и зу е м о ст и к а с к а д а |
|||
I |
$ 0 |
g) __ R'o.o |
а |
|
s — 1 |
R z ^ |
|
или |
|
|
|
|
^ |
1 + R 'o .o /R t |
(4-266) |
|
|
|
|
|
|
— в + Л'в.о/Л,* |
|
К а к у ж е о т м е ч а л о с ь , в к а с к а д е с п а р а л л е л ь н о й О О С |
|||
в е л и ч и н а с о п р о т и в л е н и я |
р е з и с т о р а |
R " 0.с о д н о зн а ч н о |
|
о п р е д е л я е т с я р а б о ч и м р е ж и м о м . |
|
||
С л е д о в а т е л ь н о , |
есл и |
п о с л е д н и й |
в ы б р а н , то м о ж н о |
с ч и т а т ь з а д а н н о й и в е л и ч и н у 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 Si. |
|
|
|
|
|
|
||
П о э т о м у |
(4 -26) |
с у ч ет о м |
т о го , |
ч то |
в к а с к а д е 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 |
|
|
||||||
|
|
|
Д"о.с |
|
|
S, — |
|
(4-27) |
|
|
|
Ru |
|
I — s ! (1 — «) |
|||
|
|
|
|
* |
||||
ц ел есо о б р азн о |
п р е д с т а в и т ь |
в |
в и д е |
|
|
|||
Я'о.С |
| |
R'o. |
|
|
|
R'o. П |
* ■ - 1 |
|
s i + Ru |
+ |
Rz |
+■ M |
1 — a) + Rz |
J 1 — s , (1 «) |
|||
R'o.o |
i R'<K'o, I / . |
|
, |
R'o.c\ |
|
(4-28) |
||
_ |
|
|
||||||
H |
|
— |
|
a + |
|
1 — S, (1 — a) |
||
Ru |
|
|
|
|
|
|
С о п р о т и в л е н и е р е з и с т о р а R 'o .с м о ж е т б ы т ь р а с с ч и тан о по ф о р м у л е (4 -1 5 ), а с о п р о т и в л е н и е р е з и с т о р а R " 0m п р и з а д а н н о м зн а ч е н и и S i — п о ф о р м у л е ( 4 - 9 а ) .
В о з м о ж е н т а к ж е в а р и а н т , к о г д а с о п р о т и в л е н и е р е зи
с т о р а R i р а с с ч и т ы в а е т с я по ф о р м у л е |
|
|
R . = — |
-------------------- ^ --------------------------- , |
(4-29) |
~БпО.С(У„.р — ^б) — 7к-р (1 — а) + / ко |
|
|
а с о п р о т и в л е н и е |
р е з и с т о р а R '0>с — н а о с н о в е |
ф о р м у л ы |
(4 -2 8 ). В э то м с л у ч а е с л е д у е т п р о в е р и т ь р е а л и з у е м о с т ь к а с к а д а по ф о р м у л е
и , » - f [a £ - / , . р (« Л , + Л '„.о )] » U r .p . |
(4-30) |