Файл: Стабилизация параметров транзисторных усилителей..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.02.2024

Просмотров: 290

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Определяемая величина

Способ определения или расчетная формула

 

Коэффициент режимной

Рассчитывается по формулам:

 

нестабильности

а) для каскада с параллельной

 

 

ООС—(4-5);

 

 

 

 

 

 

б) для каскада с

последовательной

 

ООС—(4-11);

 

 

 

 

 

 

в) для каскада

с

параллельно-по­

 

следовательной

ООС—(4-19)

или

 

 

(4-26)

 

 

 

 

 

 

г) для каскада

с термокомпеисацмей

 

и последовательной ООС—(5-36),

 

 

(5-42) или (5-43)

 

 

 

 

 

Номинальноезначение кол­

Для каскадов с ООС рассчитывает­

лекторного тока транзистора

ся по формулам (4-6),

(4-12), (4-24)

а

 

(5-35) (при Д£=0),

а

для

каскада

с

 

термокомпенсацией—по формуле

 

Л,= ( л ,.+ я , )

Номинальное значение на­ пряжения на коллекторе транзистора

Мощность, рассеиваемая в цепи коллектора транзисто­ ра, и максимальная темпера­ тура перехода

Рассчитывается по формулам (7-11), (7-17) или (8-4)

Рассчитывается по формулам (7-3) и (7-5) (см. табл. 8-18)

Уточненные значения но­

Рассчитываются по формулам гл. 2, 3

миналов параметров

транзи­

 

 

 

стора и каскада при выбран­

 

 

 

ном рабочем режиме

 

 

 

 

Глубина ООС на

перемен­

Для наиболее распространенных схем

ном токе

 

рассчитывается

по формулам

(4-39),

 

 

(4-43), (4-49),

(4-60), (4-65),

(4-67),

 

 

(4-69) и (4-71)

 

 

Номинальные значения па­ раметров усилительных кас­ кадов с учетом ООС на пе­ ременном токе

Рассчитываются по формулам:

а) коэффициенты усиления

по току

и напряжению,

коэффициент нелиней­

ных искажений,

уровень собственных

шумов, показатели „дрейфа”

нуля—

(3-19); б) входное сопротивление— (3-23) ц

(3-24);


Определяемая величина

Способ определения или расчетная формула

в) выходное сопротивление—(3-25) и (3-26);

г) входная и выходная емкости кас- када—(3-27) и (3-28);

д) коэффициент частотных искаже­ нии—(3-29)-(3-33)

Параметры и характерно™ -

Определяются по общепринятой ме-

ки усилителя в целом

тодике [Л .З —5,8

и др.]

на основе ре­

 

зультатов расчетов

по

предыдущему

 

пункту

 

 

 

Поля допусков параметров

Рассчитываются

в

соответствии с

усилителя

табл. 10-1

 

 

 

Т а к к а к и з м е н е н и я п а р а м е т р о в т р а н з и с т о р о в п р и ф и к с и р о в а н н о м з н а ч е н и и 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 в о с н о в н о м о б у с л о в л е н ы п р и р а щ е н и я м и к о л л е к т о р н о ­ го т о к а , т о в о б щ е м с л у ч а е

г д е

 

 

и ^ - ^ - J

— р азб р о с

со п р о ти в л ен и й

б азы и

э м и т т е р а

при к о л е б ан и я х к о л л е к то р н о го то к а

тр а н зи с то р а

с та б и л и зи р о в а н н о го у с и л и те л ь н о го к а с к а д а , а

и

Г -г2-]

ан ало ги ч н ы е

вел и ч и н ы

д л я к а с к а д а

с

ф и кси о о -

L

J /р

 

 

 

 

 

 

ван н ы м

см ещ ен и ем .

 

 

 

 

В х о д е п р о е к т и р о в а н и я н е р е д к о в о з н и к а е т н е о б х о д и ­ м о с т ь в ы п о л н е н и я п о в е р о ч н о г о р а с ч е т а п а р а м е т р о в р е ­ а л ь н о г о у с и л и т е л я .

П р и м е р н а я п о с л е д о в а т е л ь н о с т ь т а к о г о р а с ч е т а д а н а в т а б л . 10-2.


1Ô-2. КОЛИЧЕСТВЕННА^ ОЦЕНКА СТАБИЛИЗИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ РАБОЧЕГО РЕЖ ИМ А НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

Д л я

и ллю страц и и

стаб и л и зи р у ю щ его

д е й с т в и я в ы б р а н ­

ного

рабочего р е ж и м а

д а л е е

п р и в о д я т ся

р а с ч е т ы

о т н о ­

сительной

погреш ности

к о л л ек то р н о го

то к а т р а н з и с т о р а

в к а с к а д а х

с ф и кси рован н ы м

см ещ ен и ем ,

а т а к ж е

с п а ­

рал лел ьн о й

и п о сл ед о вательн о й

О О С

н а п о с т о я н н о м

токе

при

 

разл и чн ы х зн ач ен и ях

к о эф ф и ц и е н та р е ж и м н о й

н естабильности .

 

 

 

 

 

 

 

_ Каскад

с

параллельной_ ООС

(рис. 3-4). Известны:

si « 9 ;

Д"о.с=20

ком; Ди= 2

ком; 2?='10,5

в\

UK= 2

в; /,<о=5 мка;

А/„0 =

= 10

мка;

<1=0,98; производственный

разброс

сопротивлении

рези­

сторов составляет ±00%, параметров транзисторов* -+25% , колеба­ ния напряжения на коллекторе транзистора находятся в пределах ±10% от номинала, рабочая температура окружающей среды со­

ставляет +20 °С.

 

транзистора согласно (9-10)

и

(9-11):

Ток в цепи коллектора

 

 

 

 

0,98-9-2

 

 

 

 

 

 

mi — 1 —

20 + 2 — ° ’2’

 

 

 

 

9

Г

 

 

0,98-2

1

 

 

 

1ж~

0,2 [ 5*10-9 +

(2 0 + 2). 10»

J — 4*22 т

'

 

 

Оценим разброс коэффициента

передачи тока эмиттера

с

учетом

всех дестабилизирующих факторов.

Положим Дс4 = 0 и

ГДа т

-= -

= 0 .

Примем ^у = 2.

 

 

 

 

.

 

L а

Jo*

Тогда согласно (2-16) и (2-26):

 

 

 

U .,

 

0,2

0,95

 

 

 

 

 

а) при д ~ = 1— - j - =

 

 

 

 

 

 

 

(2,6-10~2-0,95 — 3 ,2 -10_2)-50

 

 

_

BaUt — 0,98 [1 + 5 0 (1 ,0 3 — 3 ,2 .1 0 -2-0 ,95 + 1 ,3 .1 0 -2-0,952))2

UKi

 

0,2

= 0,178-10“ »;

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

б) при

1 + ~jr = 1 ,0 5

 

 

 

 

 

____ _________(2,6

-10-2-1,05 — 3,2-10-2).50______________ __

0,98(1 + 5 0 (1 ,0 3 — 3,2-10-2-1,05 +

1 ,3 -1 0 -2-1,05г)]г

 

= - 0 ,0 9 -1 0 - » .

 

Согласно (2-4) при

симметричном поле

допуска Х щ =Яи2=1/2.

Тогда из (2-5а)

[(0,178-10-*-0,2)2+(0,09- 10- а -0 ,2)2] ^

^ 0 ,0 3 -1 0 -» .


Примем, что в пределах каждого из участков действует закон равной вероятности. Композиция рассматриваемой величины для

двух участков (партий)

дает распределение по закону Симпсона,

для которого коэффициент

относительного

рассеяния Ki = 1,22 [Л. 80].

С

учетом этого

среднее

квадратическое

отклонение

 

 

о

0 ,0 3 -1 0 - м , 22

=

0,0061- ю - 3*.

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Производственный разброс коэффициента передачи тока эмитте­

ра при Рмакс==70 и Рмии“ 40 из (2-17)

 

 

 

 

 

Да ]

_

70 — 40

 

1,0 7 -10-*.

 

 

 

 

 

70-40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примем, что

специальный

отбор транзисторов не

производится

и

производственный разброс коэффициента ’передачи

тока эмиттера

подчиняется нормальному закону. Тогда среднее квадратическое от­ клонение

 

 

 

 

1,07-10-*

 

 

°пр

>

= 1 .7 8 .1 0 -3.

 

 

( т

 

Суммарное

среднее

 

квадратическое отклонение коэффициента

передачи тока эмиттера

из (6-38)

/ Да

1=

0061

• ю - 3)2 4- (1,78- ю - 3)*. =^1,78-10-*.

9v f —

г

) -

 

 

Так как при одновременном действии всех дестабилизирующих факторов разброс параметра подчиняется нормальному закону рас­ пределения, то поле допуска

= 1,78- 1 0 -е -6 = 1,07-10-*.

Оценим точность установления выбранного рабочего режима на постоянном токе. Согласно формулам (9-7)— (9-9)

20

9-20

С;, = 1 + — = П ; Лдо с = —

— 2- 11г ~ 0.744;

Ва = 0,98 -9 =

8.8;

^ • = V 2 (0,744-0,2)* + (8,8-1,07-10"*)* = 0,231.

si

*Здесь и в последующем расчет среднего квадратического от­ клонения производится с учетом соответствующих весовых коэф­ фициентов. Как уже отмечалось, это допустимо в случаях, когда можно пренебречь корреляционными связями между дестабилизи­ рующими воздействиями, а такж е между параметрами элементов усилительных -каскадов,


Разброс тока коллектора

из (9-12) и (9-13):

 

 

 

 

 

 

9

Г

0,98-2

1

 

В'* =

0,2*.4,22-10-* [ 5 ' 10" ° + ( 2 0 +

2)-Ю*

J

 

 

 

п, _

9 -5 - 10' 8

_ л 0535-

 

 

 

 

f i ° ~ 0,2-4,22-10-*

— и-иьс!&’

 

 

 

_

0,98-9(2 + 9 ‘5-10--2-10»)

 

 

 

 

 

 

0,2*-4,22-10-*(20+ 2)-10*

 

 

 

 

0,98-9-2.

 

 

 

 

 

 

Ви ~

0,2-4,22-10-* (2 0 + 2)-10*

°*95;

 

0,98-9-2-10* [9-5-10-®4. 20-10*+ 2 (0 ,9 8 -9 — 1)]

0 С(.

5 Rh =

 

0,2*-4,22-10-*(20 +

2)*-10*

 

 

 

— 3,56;

 

 

_

4,96-20

 

 

 

 

 

 

 

------ 20 + 2 -------- 4*&-

 

 

 

[ т ? ] з Г

/

(5-0,231)*+ ( о ,0 5 3 5 - ^ + (4 ,9 6 - 1 ,0 7 - 1 0 - * )* +

■*+ (0,95-0,2)* + (3,56-0,2)* + (4,5-0,2)* = 1,64*.

Для мощности, рассеиваемой в коллекторном переходе транзи­ стора, согласно формулам (9-15) и (9-16)

] = |

/ (5-0,231)*+ ^ 0 , 0 5 3 5 ( 4 , 9 6 - 1 , 0 7 - 1 0 - * ) * +

" Ч

(1,9-0,2)* + (3,56-0,2)* + (4,5-0,2)* = 1,67.

В рассматриваемом случае определяющей являётся погрешность, обусловленная неточностью установления выбранного рабочего режи­ ма на постоянном токе. Поэтому для уменьшения зоны разброса рассмотренных параметров необходимо применить резисторы с мень­ шим производственным разбросом.

Каскад с фиксированным смещением (рис. 3-2). В каскаде рас­ сматриваемого типа выбранный ранее рабочий режим будет установ­

лен при сопротивлении резистора в цепи смещения

 

аВ

 

_

0,98-10,5

 

— / К(! — а) — / к0

4,22 -10 -*(1 — 0,98) — 5 -1 0 -в ^

130 К0М‘

* В данном

примере и

в ряде -приводимых ниже

согласно

(6-136) <7а>1- Учитывая иллюстративный характер большинства

приводимых примеров и

громоздкость расчетов

по формулам

(6-12)— (6*16),

автор счел

возможным ограничиться типовым при­

мером расчета

допусков при больших приращениях параметров эле­

ментов, который приводится в конце настоящего

параграфа.