Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 [ 106 ] 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Здесь ток /к и напряжения t/ 6 и fia являются заданными координатами рабочей точки, а потенциалы f/g и можно записать в виде

где токи /б, /д -- однозначные функции тока [см. (4-8) и (4-72)].

Выражения (6-4в) и (6-5) позволяют выбрать значения Е, Е и Лк, а также R, Rq и /?к, если известны параметры транзистора (р. /ка) и его рабочая точка (/ д, t/кд). При этом, разумеется, некоторыми из шести искомых величин заранее задаются, так как они связаны всего двумя уравнениями .

Как правило, коллекторная цепь рассчитывается, исходя из соотношений (6-5), а цепи смещения - исходя из выражений (6-4). Дополнительные критерии для выбора значений Е, R и R, будут выведены в следующем параграфе.

6-2. СТАБИЛЬНОСТЬ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ

Всякое смещение рабочей точки, характеризуемое прираще-ния.ми А/к.4 и Af/кл = А/клк. вызывает изменение дифференциальных параметров транзистора, поскольку они зависят от режима (см. § 4-6) Если смещение точки А обусловлено изменением температуры (см. точку А на рис. 6-1), получается так называемая косвенная зависимость параметров от температуры . Большие смещения А/ д и Af/кд могут привести к существенным нелинейным искажениям и даже к частичной или полной отсечке сигнала (например, если точка А попадает в область насыщения). Поэтому стабилизация рабочей точки с помощью того или иного вида обратной связи по постоянному току является одной из важнейших задач при проектировании транзисторных каскадов [112, 113].

На рабочий ток транзистора, а значит, и на стабильность рабочей точки влияют следующие основные причины: тепловой ток / о, напряжение на эмиттерном переходе U и интегральный коэффициент передачи тока р. Все они зависят от температуры, а также подвержены временному дрейфу. Влиянием сопротивления мы пренебрежем по тем же соображениям, что и при анализе постоянных составляющих (см. сноску на с. 318).

Общий анализ. Полное приращение коллекторного тока имеет

вид:

А/к=£а/.о + А ,6 + АР.

Это приращение можно конкретизировать, дифференцируя выражение (6-4в) по соответствующим параметрам. Однако проще

В конкретных схемах некоторые э. д. с. и резисторы могут отсутствовать (см., например, рис. 6-1).

Термин косвенная призван отличать эту зависимость от прямой , которая имеет место при неизменной рабочей точке (см. рис 4-20).



поступить следующим образом. Исходя из формулы (4-72), запишем: Д/ = Др/б + р А/б + (1+ Р) Д4о + Ар/ко. (6-6а)

Подставим сюда приращение A/g, выраженное с помощью (6-4а):

А/б = --ТбА4 (6-66)

и решим уравнение относительно А/к. Тогда

Величина, вынесенная за квадратные скобки, носит название коэффициента нестабильности и обычно обозначается буквой S:

Используя это обозначение, а также учитывая, что 1 + /о == = /9/(1 + Р), запишем полное приращение А/ следующим образом:

Выражениям (6-6) соответствует эквивалентная схема каскада, показанная на рис. 6-2, б и действительная только для приращений токов и напряжений относительно их начальных значений. На рис. 6-2, б каждая причина нестабильности отражена соответствующим генератором: АС/дб. (1 + Р) А/ко и (/ о + 1) Др, где /б - ток базы в рабочей точке.

Очевидно, что приращение Д/ будет тем меньше, чем меньше коэффициент нестабильности. Из формулы (6-7) получаются предельные значения:

мин ~ манс ~ Р

первое из которых соответствует значению - 1. а второе - значению Y6 = О-

Следовательно, для получения максимальной стабильности нужно стремиться к выполнению условия ув 1 или вытекающего из него неравенства

Я.>Яб. (6-9)

Условие (6-9) служит надежным ориентиром при проектировании стабильных транзисторных каскадов, однако выполнение его далеко не всегда возможно и необходимо. Часто вполне удов-

Первоначально этот коэффициент был введен в практику в виде производной d/g/d/KO и записывался в более частной форме [ПЗ]. Такое определение неполно, а в раде случаев (особенно для кремниевых транзисторов, у которых током / д обычно пренебрегают) оно совершенно неприемлемо.



летворительные результаты дают значения RJRq = 0,5 -ь 1, которым соответствуют значения = 0.3 -т- 0,5 и S = 2 -ь 3.

В общем виде связь между Rg/Re и S легко получается из выражений (6-7) и (6-46):

Принятое здесь приближение оправдывается при Р S. Если поделить (6-8) на (6-4в), то с учетом (6-7) относительное изменение коллекторного тока будет иметь вид:

-. (6-П)

Как видим, относительное изменение тока не зависит от коэффициента нестабильности (т. е. от отношения RJRc), но находится в прямой зависимости от суммарного сопротивления R; поэтому последнее нужно делать достаточно малым. В пределе, при 7?эб -0, относительное изменение тока определяется относительной нестабильностью напряжения ив-

Выражение (6-8) или (6-11) вместе с выражением (6-4в) обеспечивает две связи между тремя величинами Eq, R и R, подлежащими определению при статическом расчете каскада. Поэтому, задаваясь одной из этих величин, можно найти две другие.

До сих пор мы использовали приращения Д/ко, ДСэб и ДР, не оговаривая, какими причинами они обусловлены: разбросом параметров от транзистора к транзистору, временной ползучестью или температурным дрейфом. На практике чаще всего приходится учитывать влияние температуры. Для этого, зная температурный диапазон, рассчитывают значения Д/ко и Д t/эб соответственно по формулам (2-46) и (2-66), (2-67), а значение Др находят либо из графиков, приводимых в справочниках, либо специально измеряют.

В случае кремниевых транзисторов формулы (6-4), (6-8) и (6-11) существенно упрощаются, потому что для качественных крем-ниерых транзисторов вплоть до температур -j-lOO -f- -f 125° С можно пренебречь величинами / о и Д/ко- Это, однако, не значит, что кремниевые транзисторы обеспечивают более высокую температурную стабильность каскадов, так как им часто присущи более сильные зависимости р (Т) и Ue (Т), чем германиевым транзисторам.

Оценим относительн}то роль тех причин температурной нестабильности, которые характеризуются отдельными слагаемыми в формуле (6-8). Пусть рабочий диапазон температур составляет ± 50°С. В этом диапазоне изменение теплового тока для германиевых транзисторов может составить Д/ко О мкА (для кремниевых транзисторов значение Algg будет примерно на два порядка меньше, и им можно пренебречь). Второе слагаемое найдем, полагая /?эб 3 кОм и Д1/эб ягеДГ, где е= - 1,5 мВ/°С; тогда ЕАТ/Наб= 50 мкА. Для более точного вычисления третьего слагаемого целесообразно считать, что один из коэффициентов Р, стоящих в знаменателе, соответствует нижней, а другой - верхней границе температурного диапазона. Пусть, например, 1д= 2 мА; Рмин= 30; Рмакс= 9°;



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 [ 106 ] 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.