полагая РоеТб > 1. можно привести приращение (б/д к следующему простому виду:

(13-3)

Подставив теперь в формулу (6-8) правую часть (13-2) вместо Др/р и добавив слагаемое (13-3), получим абсолютный температурный дрейф каскада:

Li-t-P

(i-vD -

1-ье р

(13-4)

где положено Абэб = -еАТ.

Ток б/г является по смьюлу температурным дрейфовым током, соответствующим значению S = 1, а коэффициент нестабильности S

Рис. 13-2. Обобщенная эквивалентная схема каскада постоянного тока.

а - исходная схема; б - схема, преобразованная по теореме об эквивалентном

генераторе.

определяется эквивалентным коэффициентом Рое и является обобщением выражения (6-7):

Ро. pv;-

(13-5)

Обычно четвертое слагаемое в выражении (13-4) заметно меньше третьего, поэтому пренебрежение сопротивлением в гл. 6 было оправдано. В усилителях же постоянного тока целесообразно учитывать все причины дрейфа. Из выражения (13-4) видно, что член с Аг может иметь разные знаки в зависимости от соотношения обоих слагаемых; в частности, он может быть равен нулю.

До сих пор мы рассматривали абсолютный дрейф. Однако на практике важнее знать относительный (приведенный) дрейф, т. е. дрейф, пересчитанный ко входу. Эту величину удобно сравнивать с величиной входного сигнала и, таким образом, оценивать чувствительность усилителя.

Покажем, что уменьшение коэффициента нестабильности не решает проблемы относительного дрейфа.

В самом деле, определим из рис. 13-2 коэффициент усиления каскада, например, по базовому входу. Для этого используем формулу (7-16), положив Р = Рое, = оо и Rr 4- б = Rq, тогда

~PogK о ПЧ fi\

( э-Ь/?б)(1-ЬРоеТб) Rs+Re °

Умножая (13-4) на Rk и Деля на I Ки-\, можно представить приведенный температурный дрейф в виде эквивалентного напряжения:

6t/ = (R3-l-R6)6/r. (13-7)

Как видим, приведенный дрейф действительно не зависит от коэффициента нестабильности и уменьшается только с уменьшением сопротивлений Rg и R. Подставляя в (13-7) ток 6/7- из (13-4) и полагая Rg + Rg ->0, легко убедиться, что напряжение приведенного дрейфа стремится к пределу:

6/ .. ., = Д/дб1 = еДГ. (13-8)

Например, если е = 1,6 мВ/град и ДТ = 100° С, то б/х = = 160 мВ. Следовательно, температурная зависимость {Т) имеет принципиальное значение в усилителях постоянного тока, ограничивая их чувствительность.

Согласно (13-8) низкоомные усилители на германиевых и на кремниевых транзисторах оказываются практически равноценными в отношении дрейфа : приведенный дрейф в диапазоне ±60° С составляет около 0,2 В или (при входном сопротивлении 50-100 кОм) несколько микроампер.

Необходимо подчеркнуть, что пропорциональность между коэффициентом усиления и коэффициентом нестабильности, лежащая в основе выражения (13-7), свойственна только усилителям постоянного тока, поскольку в них отсутствуЕОТ блокирующие емкости. В усилителях переменного тока эти емкости позволяют обеспечить глубокую обратную связь по постоянной составляющей тока (т. е. малое значение S) и незначительную обратную связь по переменной составляющей тока (т. е. большое значение /Г).

13-3. ОДНОТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

В настоящее время в усилителях постоянного тока, как правило, используются дифференциальные, т. е. двухтактные каскады (см. гл. 14). В данном параграфе мы рассматриваем однотактные усилители, главным образом для иллюстрации тех проблем, которые возникали при отказе от дифференциальных каскадов, что в прошлом, в дискретной (неинтегральной) схемотехнике, мотивировалось уменьшением числа транзисторов.

Низкоомные сопротивления обеспечивают малую роль теплового тока - главного фактора температурной нестабильности-для германиевых транзисторов.

На рис. 13-3 показана схема трехкаскадного усилителя с непосредственной связью коллектора одного транзистора с базой другого. Такой способ каскадирования наиболее прост и экономичен, но требует соблюдения определенных условий. А именно, исходя из очевидных соотношений

it/Kvl = t/6(v , f/,vl<t/Kvl = lt/,

к (v+1) .

6 (v+1) I I I

и принимая, что токи у всех транзисторов одинаковы, нетрудно получить следующие неравенства :

Рк 1 > Рк2 > Рк3? Рэ1 <Рэ2<РэЗ.

Эти неравенства означают, что коэффициент усиления от каскада к каскаду убывает: Kv+i > Kv 1см, (13-11)1.

I,<s Ts,

Вход О

1

Выход

X a)

Рис. 13-3. Трехкаскадный одно-гактный усилитель постоянного тока.

Рис. 13-4. Методы смещения эмиттеров в многокаскадном усилителе, начиная со второго каскада.

Если уменьшать ток в каждом следующем каскаде, то можно выровнять сопротивления R, но одновременно придется увеличить сопротивления R. Если, наоборот, увеличивать токи в каждом следующем каскаде, то можно выровнять Pg, но одновременно придется уменьшить сопротивления R. Поэтому (при заданном

более рационально повышать потенциалы эмиттера от каскада к каскаду не путем увеличения сопротивления R а с помощью дополнительных токов, поступающих через балластные сопротивления (рис. 13-4, а), или с помощью дополнительных напряжений, получаемых от полупроводниковых стабилитронов (рис 13-4, б).

* В самом деле, /?kv== (к - kv)/k и /?эу== эг/э где потенциалы I/kv и tav возрастают (по модулю) от каскада к каскаду.