Файл: Стабилизация параметров транзисторных усилителей..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.02.2024

Просмотров: 268

Скачиваний: 2

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

а б с о л ю т н у ю

в е л и ч и н у

 

(п о р я д к а

н е с к о л ь к и х

 

со тен

 

м и л л и а м п е р

н а

 

в о л ь т )

 

и с у щ е с т в е н н о

 

з а в и с и т

о т

т е м п е р а ­

 

ту р ы .

 

 

 

 

 

 

Э т о

п о д т в е р ж д а е т ­

 

ся

м н о го ч и с л е н н ы м и

 

о п ы тн ы м и

д а н н ы м и

 

[Л . 4, 9, 19,

91].

 

 

И з э к с п е р и м е н т а л ь ­

 

н ы х

к р и в ы х ,

и з о б р а ­

 

ж е н н ы х

н а

рис. 1-16,

Рис. 1-16. Зависимость крутизны

ви д н о ,

 

ч то

н а и б о л е е

проходных статических характери­

с и л ь н о

з а в и с и т

о т

т е м ­

стик вида /к==<р(ив) от температуры

п е р а т у р ы к р у т и з н а п р о ­

при UK=const.

 

х о д н ы х с т а т и ч е с к и х х а ­

 

р а к т е р и с т и к

 

м о щ н ы х

 

т р а н з и с т о р о в с п л а в н о г о ти п а (П 2 0 1 ), в м ен ьш ей с те п е ­ н и — м а л о м о щ н ы х т р а н з и с т о р о в с п л а в н о го и д и ф ф у з и ­ о н н о го т и п о в (П 1 3 — П 1 6 , П 4 0 2 , П 4Т 0) и с л а б о м а л о м о щ ­ н ы х к р е м н и е в ы х т р а н з и с т о р о в (П 1 0 2 ).

П у т е м а п п р о к с и м а ц и и э к с п е р и м е н т а л ь н ы х к р и в ы х ,

и з о б р а ж е н н ы х

н а

ри с. 1-16, в

и н т е р в а л е т е м п е р а т у р от

— 70 д о + 6 0 °С п о л у ч ен ы с л е д у ю щ и е со о тн о ш ен и я :

д л я м о щ н ы х с п л а в н ы х т р а н з и с т о р о в

 

ф * - *

■== 0 ,7 — 7,12* 1 0 - 3 (t — 60);

(1-54)

^пр 20 °С

 

 

 

 

д л я м алом ощ ны х

сплавны х

и диф ф узионны х

герм ание­

вых тр а н зи с т о р о в

 

 

 

 

Лпр20 *С

=

0 ,8 6 — 3 ,8 5 - 1 0 - 3 (t — 60);

(1-55)

 

 

 

 

д л я м алом ощ ны х

крем ниевы х тр ан зи сто р о в

 

сft

 

 

 

 

 

- с

п-р^ ~ =

0 ,9 2 — 2 ,1 5 • 10 " 3 (t — 60).

(1-56)

*пр 20 *С

 

 

 

 

З а в и с и м о с т ь к р у т и зн ы в х о д н ы х 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 т

т е м п е р а т у р ы

о п р е д е л я е т с я и зм ен ен и ем

в х о д н о й п р о в о д и м о с т и т р а н з и с т о р а , т а к к а к d i e / d u ^ S m ,

27


и м о ж е т б ы т ь а п п р о к с и м и р о в а н а в ы р а ж е н и е м

в и д а

[Л . 92]

 

 

О

~

 

°вх 20 °С

 

 

** 1 + С 2Д/г + 2 (0 ,4 -|-5 -1 0 -* Д ^ )(0 ,7 2 + 3 , Ы 0 - 3Д ^)

'

Д л я в о з м о ж н о с т и п о с т р о 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 п р и т е м п е р а т у р е , о т л и ч а ю щ е й с я о т н о р м а л ь н о й ,

к р о м е з н а ч е н и й 5 ВЫХ*,

5 ПР( и S nxt, н е о б х о д и м о

т а к ж е

з н а т ь т е м п е р а т у р н у ю

з а в и с и м о с т ь н а п р я ж е н и я

э м и т ­

т е р — б а з а .

 

 

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 э т а з а в и с и ­

м о сть

п р а к т и ч е с к и л и н е й н а , п р и ч е м д л я

т р а н з и с т о р о в

ти п о в

П 1 3 — П 1 6 , П 101 и П 1 0 3 к р у т и з н а

и з м е н е н и я н а-

Рис. 1-17. Зависимость напряжения

эмиттер —

 

база плоскостных транзисторов

от

темпера­

 

туры.

 

 

 

 

 

п р я ж е н и я

э м и т т е р — б а з а

с

т е м п е р а т у р о й

у « ( 2 ч -

2 ,5 ) м в Г С

[Л . 59].

 

 

 

 

 

Д л я и н т е р в а л а т е м п е р а т у р ± 8 0 °С а п п р о к с и м а ц и я

э к с п е р и м е н т а л ь н ы х к р и в ы х н а р и с . 1-17 д а е т :

 

 

“6t ■«

b —

 

 

(1 -58)

 

U6 20 °С

 

 

 

 

 

Д л я т р а н з и с т о р о в П 1 3 — П 1 6

 

0 ,3 2 и f t ~ l l , 3 * 1 0 -3 ,

д л я д и ф ф у з и о н н ы х т р а н з и с т о р о в b « 0 ,6 2 и п ~ 6 ,4 - 1 0~ 3, а д л я м а л о м о щ н ы х к р е м н и е в ы х т р а н з и с т о р о в т и п а П 1 0 2 ô ~ 0 ,7 8 и п ~ 3 ,6 7 - 1 0 " 3.


П е р е с ч е т с т а т и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к к л ю б о й з а д а н ­ н ой т е м п е р а т у р е п р и и зв е с тн о й с та ти ч е с к о й х а р а к т е р и ­ с ти к е д л я т е м п е р а т у р ы + 2 0 ° С м о ж е т б ы ть п р о и зв ед ен с л е д у ю щ и м о б р а з о м [Л . 92]:

а ) д л я з а д а н н ы х п р е д е л ь н ы х т е м п е р а т у р р а б о ч е го д и а п а з о н а п о п р и в е д е н н ы м в ы ш е ф о р м у л а м и ли г р а ф и ­ к а м о п р е д е л я ю т с я 5 Вых<, S npt и а т а к ж е Д«б*;

б) н а р а с ст о я н и и &иб1 = Щ г — н б20.с от рабочей точки ,

в ы б р а н н о й н а с о о т в е т с т в у ю щ е й с та ти ч е с к о й х а р а к т е р и ­ с ти к е , и зм е р е н н о й п ри т е м п е р а т у р е + 2 0 ° С , п о д у гл о м

5 вы х ь

и ли S Bxt п р о в о д я т с я н о вы е с т а т и ч е с к и е х а р а к ­

т е р и с т и к и .

 

Т а к к а к к р у т и з н а с т а ти ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к т р а н з и ­ с т о р а не о с т а е т с я п о с то я н н о й п ри к о л е б а н и я х т е м п е р а ­ ту р ы п е р е х о д о в , то ж е с т к а я с т а б и л и з а ц и я р а б о ч е й точки не о б е с п е ч и в а е т п о д д е р ж а н и я п о с то я н с тв а п а р а м е т р о в у с и л и т е л ь н о г о к а с к а д а и, в ч астн о сти , его к о эф ф и ц и е н та у с и л е н и я . Д а н н о е п о л о ж е н и е п о д ч е р к и в а е т с я в р я д е

и с с л е д о в а н и й

[Л .

39,

42] и б у д е т б о л е е

п о д р о б н о р а с ­

с м о т р е н о

п ри

о ц е н к е

р а зл и ч н ы х

м ето д о в

с та б и л и за ц и и

р а б о ч е г о

р е ж и м а

н а п о с то я н н о м

токе.

 

1-3. СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ ТРАНЗИСТОРОВ

С о б с т в е н н ы е ш у м ы т р а н з и с т о р о в х а р а к т е р и з у ю т с я с р а в ­

н и т е л ь н о

в ы с о к и м и у р о в н я м и , ч то су щ еств ен н о о г р а н и ­

ч и в а е т

о б л а с т ь п р и м ен е н и я п р и б о р о в д а н н о го ти п а

в у с т р о й с т в а х , п р е д н а з н а ч е н н ы х д л я у с и л ен и я с л а б ы х с и г н а л о в . П о э т о м у и зу ч ен и ю ф и зи ч еск о й п р и р о д ы ш у м о в т р а н з и с т о р о в и р а з р а б о т к е м ет о д о в их о с л а б л е н и я у д е ­

л я е т с я б о л ь ш о е в

н и м а н и е [Л . 6, 7, 10,

23, 31 — 37].

П о ф о р м е с п е к т р а ш у м ы т р а н зи с т о р о в и м ею т сх о д ­

ств о с ш у м а м и

э л е к т р о н н ы х л а м п , н о

су щ е ств е н н о о т л и ­

ч а ю т с я о т н и х по ф и зи ч е с к о й п р и р о д е .

Р а з л и ч а ю т

с л е д у ю щ и е к о м п о н ен ты

со б ств ен н ы х ш у ­

м о в т р а н з и с т о р о в :

 

п о л у п р о в о д н и к о в ы е ш у м ы к о л л е к т о р н о г о и эм и т те р - н о го п е р е х о д о в ;

ш у м ы д р о б о в о г о э ф ф е к т а в к о л л е к т о р н о м и э м и т те р - н ом п е р е х о д а х ;

ш у м ы т е р м и ч е с к о го п р о и с х о ж д е н и я ; ш у м ы , о б у с л о в л е н н ы е р а з д е л е н и е м т о к а э м и т т е р а на

к о л л е к т о р н ы й и б а з о в ы й токи .


С р е д н е е з н а ч е н и е н а п р я ж е н и я п о л у п р о в о д н и к о в ы х ш у м о в к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а м о ж е т б ы т ь о п р е д е л е н о

по ф о р м у л е [Л . 10, 92]

 

1/ x U V t y ,

(1 -59)

г д е A / = fB — f H — п о л о са р аб о ч и х ч а с т о т ; /„ и / и — с о ­

о тв е тс тв ен н о

вер х н яя

и

н и ж н яя гр ан и ч н ы е ч а с т о т ы рабо -

чей п олосы ;

f

__f

— с р е д н я я ч а с т о т а п о л о сы р а ­

/ ср = ^

^ j "

б о ч и х ч а с т о т ; к — к о э ф ф и ц и е н т , х а р а к т е р и з у ю щ и й м а т е ­

р и а л п о л у п р о в о д н и к а ; \P i и

Ч;2 — п о с т о я н н ы е к о э ф ф и ­

ц и ен ты , п р и ч ем Ч г1 = 1,2— 1,8,

а 'F 2= l — 2.

И з (1 -5 9 ) в и д н о , ч то п о л у п р о в о д н и к о в ы е ш у м ы и з м е ­ н я ю т с я о б р а т н о п р о п о р ц и о н а л ь н о ч а с т о т е . И с с л е д о в а ­ н и я п о к а з ы в а ю т , ч то ш у м ы д а н н о г о в и д а н а и б о л е е о щ у ­ ти м ы в о б л а с т и н и з к и х и с р е д н и х ч а с т о т , гд е он и зн ачи -- т е л ь н о п р е о б л а д а ю т н а д д р о б о в ы м и ш у м а м и .

С о с т а в и в н а о с н о в е (1 -5 9 ) у р а в н е н и я д л я н о р м а л ь ­ н о й т е м п е р а т у р ы и т е м п е р а т у р ы , о т л и ч а ю щ е й с я о т н о р ­

м а л ь н о й , и п о л о ж и в , ч то

U H,

/ Ср, А / и к

о т т е м п е р а т у р ы

н е з а в и с я т , с у ч ет о м (1 -7 а ) п о л у ч и м :

 

- «

(1 +

с х А 0 °* ет\

(1 -60)

^п .кго -с

 

 

 

Н а р и с . 1-18 п р и в е д е н а з а в и с и м о с т ь п о л у п р о в о д н и к о ­ в ы х ш у м о в к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а о т т е м п е р а т у р ы , р а с с ч и т а н н а я п о ф о р м у л е (1 -6 0 ) . Н е т р у д н о в и д е т ь , что п р и Ч г= 2 у к а з а н н а я з а в и с и м о с т ь п о л н о с т ь ю с о в п а д а е т с п р и в е д е н н о й н а р и с . 1-2, а п р и ^ 2 = 1 у м е н ь ш е н и е н а ­ п р я ж е н и я ш у м о в п р и t < — 2 0 °С и £ > + 2 0 ° С п р о и с х о д и т б о л е е п л а в н о . И н т е р е с н о то , ч то ж е с т к а я с т а б и л и з а ц и я р а б о ч е й то ч к и (U K= c o n s t ) м о ж е т п р и в е с т и к н е к о т о р о ­ м у у в е л и ч е н и ю ш у м о в р а с с м а т р и в а е м о г о в и д а в о б л а с т и п о л о ж и т е л ь н ы х т е м п е р а т у р п о с р а в н е н и ю со с л у ч а е м , к о г д а с т а б и л и з а ц и я р е ж и м а п и т а н и я о т с у т с т в у е т ( и з ­ в е с т н о , ч т о . с р о с т о м т е м п е р а т у р ы U K н о р м а л ь н о п р о я в ­ л я е т т е н д е н ц и ю к у м е н ь ш е н и ю ) .

П о л у п р о в о д н и к о в ы е ш у м ы э м и т т е р н о г о п е р е х о д а

т р а н з и с т о р а п р и м е р н о н а

д в а п о р я д к а м е н ь ш е ш у м о в

к о л л е к т о р н о г о п е р е х о д а и

п о э т о м у п р и и н ж е н е р н ы х р а с ­

ч ё т а х о б ы ч н о н е у ч и т ы в а ю т с я .