Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"
Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 00:47, курс лекций
Описание работы
1. Принцип электронного усиления и классификация усилителей
2. Основные показатели качества усилительных устройств
3. Анализ работы УК с помощью ВАХ
4. Критерии выбора положения ИРТ
5 Принципы обеспечения заданного положения ИРТ
Работа содержит 45 файлов
1
Влияние дестабилизирующих факторов на работу транзи-
сторного каскада
Под влиянием дестабилизирующих факторов возникают следующие из-
менения параметров транзисторов:
- изменения номинального напряжения база-эмиттер ΔU
бэ
;
- изменения коэффициента передачи тока коллектора Δβ;
- изменения обратного тока коллектора ΔI
ок
.
Каждая из составляющих обусловлена двумя независимыми причинами
– изменениями температуры и технологией изготовления транзистора, по-
этому ΔU
бэ
= ΔU
бэt
+ ΔU
бэт
, Δβ= Δβ
t
+ Δβ
т
, ΔI
ок
= ΔI
окt
+ΔI
окт
.
Температурные составляющие этих отклонений можно оценить с помо-
щью следующих соотношений ΔU
бэt
=-2,1·10
-3
·Δt (температурный коэффици-
ент минус 2,1 мВ/градус); Δβ=β·0,005·Δt; ΔI
ок
=I
ок
(e
aΔt
-1), где a=0,06 для
кремниевых транзисторов, и a=0,02 – для герамниевых.
Каждая составляющая порождает соответствующие изменения тока кол-
лектора
ΔI
к
= ΔI
1
(ΔU
бэ
)+ ΔI
2
(Δβ)+ ΔI
3
(ΔI
ок
).
Задача заключается в том, чтобы, зная составляющие нестабильностей
ΔU
бэ
, Δβ и ΔI
ок
, вычислить суммарную нестабильность постоянного тока
коллектора ΔI
к
.
Для решения этой задачи воспользуемся теоремой об эквивалентном ге-
нераторе, утверждающей, что любую 2-полюсную цепь, содержащую произ-
вольное число резисторов, источников тока и источников ЭДС, можно экви-
валентным образом представить в виде одного источника тока с параллельно
включенным эквивалентным сопротивлением или в виде одного источника
ЭДС с последовательно включенным сопротивлением (рис. 1).
2
Рис. 1
Эта теорема позволяет цепи, внешние по отношению к выводам транзи-
стора представить в эквивалентом виде (рис. 2а).
Рис. 2
С точки зрения анализа действия дестабилизирующих факторов при ус-
ловии обеспечения положения ИРТ наличие источников постоянной ЭДС на
выводах транзисторов не имеет значения, и эквивалентная схема каскада мо-
жет быть представлена так, как показано на рис. 2б.
Влияние дестабилизирующих факторов на схеме можно отразить с по-
мощью дополнительных источников тока и напряжения (рис. 3), а их дейст-
вие приводит к тому, что положение ИРТ изменяется по сравнению с тем,
что было обеспечено исходной схемой.
3
Рис. 3
Для анализа влияния источников нестабильности на ток коллектора вос-
пользуемся малосигнальными параметрами. Необходимо найти зависимости
ΔI
1
(ΔU
бэ
), ΔI
2
(Δβ) и ΔI
3
(ΔI
ок
).
1. ΔI
1
(ΔU
бэ
). Эквивалентная схема каскада по отношению к источнику
ΔU
бэ
представляет собой схему ОБ (рис. 4а).
Рис. 4
Нестабильность коллекторного тока
бэ вхоб
об
1
1
к
к
F
F
U K
K
U
I
R
R
,
где
21 к
об
11 б
1
F
g R
K
g R
– коэффициент передачи каскада ОБ
F
, а в цепи базово-
го вывода установлено сопротивление R
б
; K
вхобF
– коэффициент передачи
входной цепи каскада ОБ
F
, определяемый с помощью схемы рис. 4б:
4
вхоб
вхоб
вхоб
э
э вхоб
1
1
F
F
F
F
R
K
R
R
R G
.
Входная проводимость схемы ОБ
F
равна
21
21
вхоб
11
11 б
1
1
F
F
g
g
G
g R
g R
.
В результате
11 б
вхоб
11 б
21 э
1
1
F
g R
K
g R
g R
.
бэ 21
1
11 б б
21 э
1
U g
I
g R R
g R
.
2. Нестабильность коэффициента передачи тока Δβ проявляет себя двоя-
ким образом ΔI
2
(Δβ)= ΔI
2.1
(Δβ)+ ΔI
2.2
(Δβ). Первая составляющая обусловле-
на непосредственным влиянием Δβ на ток коллектора ΔI
2.1
(Δβ)= ΔβI
б0
. Вто-
рая составляющая порождается падением напряжения, создаваемым током
ΔβI
б0
на эквивалентном сопротивлении эмиттерной цепи (рис. 5а).
Рис. 5
э вхоб
э
11 б
э
б0
б0 э
э
вхоб
э вхоб
11 б
21 э
1
β
β
1
1
F
F
F
R R
R
g R
U
I
I R
R
R
R G
g R
g R
.
Это падение напряжение оказывается приложенным к переходу база-
эмиттер с противоположным знаком и усиливается каскадом ОБ
F
, выделяясь
на коллекторном сопротивлении. Изменения тока коллектора составят
11 б
21 к
2.2
б0 э
11 б
21 э
11 б
к
21 э
б0 э
11 б
21 э
1
1
β
1
1
β
1
g R
g R
I
I R
g R
g R
g R R
g R
I R
g R
g R
со знаком, противоположным знаку изменения тока ΔI
2.1
.
5
Полная нестабильность коллекторного тока, обусловленная Δβ равна
21 э
11 б
2
б0
б0 э
б0 э
11 б
21 э
11 б
21 э
1
β
β
β
1
1
g R
g R
I
I
I R
I R
g R
g R
g R
g R
.
Знак "минус" в последнем выражении связан с тем, что рассматривае-
мые составляющие тока имеют противоположные знаки.
3. Влияние нестабильности обратного тока коллектора также проявляет-
ся двояко ΔI
3
(ΔI
ок
)= ΔI
3.1
(ΔI
ок
)+ ΔI
3.2
(ΔI
ок
). Первая составляющая – это не-
посредственное протекание ΔI
ок
в выходной цепи ΔI
3.1
=ΔI
ок
. Вторая состав-
ляющая обусловлена протеканием этого тока в базовой цепи транзистора
(рис. 5б) и созданием разности потенциалов
21 э б
б вхоэ
б
б
ок
ок
ок
б
вхоэ
б вхоэ
11 б
21 э
1
1
1
F
F
F
g R R
R R
R
U
I
I
I
R
R
R G
g R
g R
.
Это изменение оказывается приложенным к перехода база-эмиттер с тем
же знаком, оно усиливается схемой ОЭ
F
, в результате чего изменение тока
коллектора равно
21 э б
21 к
3.2
б
оэ
ок
к
11 б
21 э
21 э
к
21 б
ок
11 б
21 э
1
1
1
1
1
1
F
g R R
g R
I
U K
I
R
g R
g R
g R R
g R
I
g R
g R
а его направление совпадает с направлением изменения ΔI
3.1
.
Полная нестабильность тока коллектора, обусловленная 3 фактором яв-
ляется суммой
21 б
11 б
21 э
21 б
3
ок
ок
ок
11 б
21 э
11 б
21 э
1
1
1
g R
g R
g R
g R
I
I
I
I
g R
g R
g R
g R
.
Если учесть, что g
21
>> g
11
, а также при условии R
б
>> R
э
, то
21 б
3
ок
11 б
21 э
1
1
g R
I
I
g R
g R
.
Тогда суммарная нестабильность тока коллектора, обусловленная всеми
тремя факторами, составит
6
к
1
2
3
11 б
21 б
21
бэ
б0
ок
11 б
21 э
11 б
21 э
11 б
21 э
бэ 21
б0
11 б
ок
21 б
11 б
21 э
1
1
β
1
1
1
β
1
1
1
I
I
I
I
g R
g R
g
U
I
I
g R
g R
g R
g R
g R
g R
U g
I
g R
I
g R
g R
g R
Заметим, что в многокаскадной схеме с непосредственными связями не-
стабильность тока коллектора последнего каскада обусловлено не только
собственной нестабильностью, но отклонениями токов от их номинальных
значений в предыдущих каскадах.
Информация о работе Лекции по "Схемотехнике аналоговых устройств"