Файл: Стабилизация параметров транзисторных усилителей..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.02.2024

Просмотров: 266

Скачиваний: 2

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

 

П р акти ч ески

в а ж н ы м

я в л я е т с я

то

о б с т о я т е л ь с т в о ,

что

вы со кая с та б и л ьн о с ть

п а р а м е т р о в

и х а р а к т е р и с т и к

тр ан зи сто р н ы х

у си л и тел ей

м о ж е т

б ы т ь

д о с т и г н у т а п р и

сравн и тельн о

н еб о л ьш и х

п о т е р я х

у с и л е н и я

и

п р и е м л е ­

мы х д о п о л н и тел ьн ы х

з а т р а т а х

э н е р г и и

от

и с т о ч н и к о в

п и тан и я .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Д л я п о л у ч ен и я н а и б о л е е э к о н о м и ч н ы х р е ш е н и й

при

п р о ек ти р о в ан и и

т р а н зи с т о р н ы х

у с и л и т е л е й

т р е б у е т ­

ся

обесп ечи ть

с о гл а с о в а н н ы й

в ы б о р

р а б о ч и х

р е ж и м о в

на

п остоян н ом

и

п е р е м е н н о м то к е .

Н е о б х о д и м ы е р а с ч е т ­

ны е со о тн ош ен и я д л я н а и б о л е е р а с п р о с т р а н е н н ы х с х е м

тр ан зи сто р н ы х у с и л и те л ей

о к а з а л о с ь

в о з м о ж н ы м п о л у ­

чить

б л а г о д а р я и зы с к а н и ю м е т о д о в к о л и ч е с т в е н н о й

оценки

с т а б и л и зи р у ю щ е го

д е й с т в и я

в ы б р а н н о г о р а б о ч е ­

го р е ж и м а на п о с то я н н о м т о к е н а п а р а м е т р ы и х а р а к ­ тери сти ки у с и л и т е л ь н ы х у с т р о й с т в .

5. М е то д к о св е н н о го а н а л и з а и с с л е д у е м ы х с т р у к т у р п о зв о л я е т п р о и зв ес ти о ц е н к у о ж и д а е м о й н е с т а б и л ь н о с т и п а р а м е т р о в и х а р а к т е р и с т и к т р а н з и с т о р н ы х у с и л и т е л е й с учетом в л и я н и я н а р а з б р о с у п о м я н у т ы х п о к а з а т е л е й в ы б р ан н о го р а б о ч е г о р е ж и м а и о т р и ц а т е л ь н о й о б р а т н о й с в я зи н а п о с то я н н о м и п е р е м е н н о м т о к е . В о т л и ч и е о т м ето д о в н е п о с р е д с т в е н н о го а н а л и з а , к о т о р ы е о б ы ч н о п р и в о д я т к с л о ж н ы м у р а в н е н и я м д а ж е д л я с р а в н и т ё л ь - но п р о сты х си стем , м е т о д к о с в е н н о г о а н а л и з а п о з в о л я е т в х о д е р а с ч е т а о п е р и р о в а т ь п р о с т ы м и с о о т н о ш е н и я м и и к о н т р о л и р о в а т ь д о с т о в е р н о с т ь р е з у л ь т а т о в , д о с т и г а е ­ м ы х н а п р о м е ж у т о ч н ы х э т а п а х .

6. С т а б и л и з а ц и я р а б о ч е г о р е ж и м а п р и в о д и т к н и в е ­ л и р о в к е п о гр е ш н о с т е й , о б у с л о в л е н н ы х в л и я н и е м р а з л и ч ­ н ы х д е с т а б и л и з и р у ю щ и х ф а к т о р о в . П р и э то м с т а б и л и з и ­

р у ю щ е е д е й с т в и е

р а б о ч е г о р е ж и м а н е о д и н а к о в о

д л я

р а з л и ч н ы х в и д о в

ч а с т н ы х п о гр е ш н о с те й . Э то д е л а е т

с т а б и л и з и р о в а н н ы й у с и л и т е л ь в к а к о й -т о м е р е с х о д н ы м с- с а м о н а с т р а и в а ю щ е й с я с и стем о й а в т о м а т и ч е с к о г о р е г у ­ л и р о в а н и я .

П о э т о м у с и н те з у с и л и т е л я с з а д а н н о й с т а б и л ь н о с т ь ю ц е л е с о о б р а з н о о с у щ е с т в л я т ь и с х о д я и з у с л о в и я р а в е н с т ­ ва ч а с т н ы х п о гр е ш н о с те й .

7. Н е с м о т р я н а н а л и ч и е б о л ь ш о го ч и с л а р а з н о в и д н о ­ стей т р а н зи с т о р н ы х у с и л и те л е й , ч и сл о а н а л и з и р у е м ы х

в а р и а н т о в м о ж е т б ы ть

су щ е ств е н н о

с о к р а щ е н о ,

т а к

к а к

р е к о м е н д у е м ы е м ето д ы

с т а б и л и з а ц и и

п р и го д н ы

д л я

ш и ­

р о к о го к л а с с а у с тр о й с тв . Э то о т к р ы в а е т б л а г о п р и я т н ы е 316


в о з м о ж н о с т и д л я ф о р м а л и з а ц и и п р о ц е с с о в п р о е к т и р о ­ в а н и я т р а н з и с т о р н ы х у с и л и т е л е й п у тем с о з д а н и я н а б о р а ш а б л о н о в ( п р о г р а м м ) , п р и го д н ы х д л я р а с ч е т а о б ы ч н ы ­ м и м е т о д а м и и н а э л е к т р о н н ы х в ы ч и с л и т е л ь н ы х м а ш и ­ н а х .

Е с т е с т в е н н о , что а в т о р н е и м ел в о зм о ж н о с т и о х в а ­ т и т ь в с е р а з н о о б р а з и е в о з м о ж н ы х сх ем и c rp y ifry p . П о ­ э т о м у в к н и г е о с н о в н о е в н и м а н и е у д е л е н о и зл о ж е н и ю о с н о в н ы х м е т о д о в и п р и е м о в , п о з в о л я ю щ и х п р о е к т и ­ р о в щ и к у в к а ж д о м к о н к р е т н о м с л у ч а е р а ц и о н а л ь н о п о д х о д и т ь к п р о е к т и р о в а н и ю т р а н з и с т о р н ы х у с и л и те л е й , а в к а к о й - т о м е р е и у с т р о й с т в д р у г и х ти п о в , в ы п о л н ен ­ н ы х н а п о л у п р о в о д н и к о в ы х п р и б о р а х .

О С Н О В Н Ы Е У С Л О В Н Ы Е О Б О З Н А Ч Е Н И Я

А — обобщенный параметр, характеризующий свойства транзи­ сторного усилителя;

An, Â12, A2i, А22 — коэффициенты, определяющие наклон ста­ тических характеристик транзистора;

ak — выходной параметр радиоэлектронной цепи;

Д«к — относительное приращение выходного параметра радио­

электронной цепи;

Две.р — поле допуска выходного параметра с учетом стабилизи­ рующего действия выбранного рабочего режима на постоянном токе;

Двдоп — заданное поле допуска выходного параметра радио­ электронной цепи;

diK

 

 

 

а = di9

— коэффициент

передачи тока

эмиттера тран-

зястора;

t/K=const

 

 

 

 

 

а/б

— коэффициент

передачи тока

базы транзистора;

t/R=const

 

 

В — коэффициент теплоотдачи (см2(вт) ;

Bi и Вг1 — коэффициенты влияния, учитывающие удельный вес

погрешностей параметров элементов в суммарной погрешности вы­ ходного параметра радиоэлектронной цепи (соответственно в урав­ нениях для абсолютной и относительной погрешностей выходного параметра) ;

Bt, B j и Bu — коэффициенты, учитывающие влияние температу­ ры, тока коллектора и коллекторного напряжения на разброс пара­

метров элементов

радиоэлектронной цепи;

полупроводникового

с — константа,

зависящая

от

структуры

материала;

 

 

емкости коллекторного, эмиттер-

Ск,-С 8 и Сб — соответственно

ного и базового переходов транзистора;

 

 

 

Ср — емкость разделительного конденсатора;

 

Ct и Сы — коэффициенты

влияния,

учитывающие

удельный вес

погрешностей, обусловленных

наличием

корреляционных связей меж­

ду параметрами элементов радиоэлектронной

цепи

(соответственно

в уравнениях для абсолютной и относительной погрешностей выход­ ного параметра);


Ct, Рг, c.i, C4) c5 — коэффициенты, характеризующие зависимость сопротивлений коллектора, базы и эмиттера, а также коэффициента передачи', тока базы и емкости коллектора транзистора от темпе­ ратуры;

Ci, C2t С — обобщенные значения сопротивлений в цепях нагруз­ ки, смещения и обратной связи каскадов с параллельной, последо­

вательной и параллельно-последовательной

OOG

на

постоянном

токе;

 

 

 

 

 

 

 

Y — коэффициент,

характеризующий крутизну

изменения с

тем­

пературой

напряжения

на переходе эмиттер — база

транзистора;

D n к

Dp — соответственно коэффициенты диффузий

подвижных

электронов и «дырок»;

 

 

 

 

 

 

Dt — коэффициент,

характеризующий

изменение

коллекторного

тока транзистора с температурой;

 

 

 

 

 

 

 

относительного

значения

выходного пара­

метра электронной цепи;

 

 

 

 

 

 

 

относительного

значения параметра

эле

мента электронной цепи;

ô i — относительное значение приращения тока коллектора тран­ зистора;

5а — относительное значение приращения

коэффициента

передачи

тока эмиттера транзистора;

 

 

 

 

Ьщъ — относительное

приращение

тока

коллектора

/-го

каскада

усилителя с междукаскадной гальванической связью;

 

 

ôoi — относительная

погрешность

параметра элемента электрон­

ной цепи;

 

 

 

 

 

бпр и бет — относительные значения погрешностей,

обусловлен­

ных производственным разбросом параметров элементов электрон­ ной цепи и их изменениями вследствие старения;

|Д*, Ау и Ah — соответственно определители матриц уравнений систем z-, у- и /i-параметров транзистора;

Aj, Au и Aux — соответственно потери усиления по току, на­ пряжению и мощности при введении отрицательной обратной связи;

бДОс.р

и бДйдоп — отклонения от границ

поля допуска,

опре­

деляемых

соответственно

значениями

Д ас.р и

Дадоп;

 

Е — э. д. с. источника питания постоянным током;

 

Ет — э. д. с. генератора сигнала;

 

 

 

АЕ — ширина запрещенной зоны;

 

 

 

|о — диэлектрическая

постоянная

вакуума;

 

 

£п — диэлектрическая

проницаемость полупроводникового

мате­

риала;

 

 

 

 

 

£ а — коэффициент использования

коллекторного напряжения

врежиме А\

коэффициент использования коллекторного напряжения

врежиме В\

и£,• — соответственно относительное рассеивание параметров элементов радиотехнической цепи при нормальном законе распре­

деления и распределении,

отличающемся от нормального;

£

и

безразмерные

коэффициенты, определяемые соотноше­

ниями

(5-41)

и (5-45);

 


/ — граничная частота

передачи

тока

эмиттера;

/р — граничная частота

передачи

тока

базьь

Дf — ширина рабочей полосы частот;

 

F — площадь прилегания корпуса транзистора к дополнительно­

му радиатору;

 

 

 

F„an — суммарная .площадь излучения дополнительного радиа­

тора;

FK— площадь коллекторного перехода транзистора;

F', F " и F — возвратные разности или глубина ООС каскадов с последовательной, параллельной и параллельно-последовательной

обратной связью;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fiо — покаскадная возвратная разность;

 

 

 

 

 

 

 

 

F02 — суммарная

возвратная разность усилителя;

 

 

 

 

Fm — коэффициент шума;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gno

и gn — проводимость нагрузки

соответственно

по

постоян­

ному и переменному току;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сеэ

и Gбк — соответственно

 

комплексные

проводимости

на

за ­

жимах эмиттер — база и база — коллектор транзистора;

 

 

 

 

Ли,

Л12,

Л21

и

Л22 — характеристические

параметры

гибридной

эквивалентной схемы транзистора;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ к — среднее

или

номинальное значение тока

коллектора;

 

Д/к — относительное

приращение

тока

коллектора;

 

 

 

 

/*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ нр — ток

коллектора,

соответствующий

выбранной

рабочей

точке;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ ко — обратный

ток

коллектора

при

 

«разомкнутой

цепи

базы

транзистора;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/поп — обратный

 

ток коллектора при включении между выво­

дами эмиттер — база

 

транзистора

шунтирующего

сопротивления;

 

/ к.макс — максимальное

значение тока

коллектора, при

котором

имеют место минимальные искажения сигнала;

 

 

 

 

 

 

 

h — ток эмиттера;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/эо — обратный ток эмиттера;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iи — постоянная

 

составляющая тока

в

сопротивлении

нагрузки

каскада;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ о — ток базы;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/б.макс — максимальное значение тока

базы, при

котором

имеют

место минимальные искажения входного сигнала;

 

 

 

 

 

 

1т — амплитудное значение выходного тока;

 

 

 

 

 

 

/mi,

Im2,

/т з,

I mi и

1т ь — амплитуды

первой,

второй,

третьей,

четвертой и пятой гармоник коллекторного тока;

 

 

 

 

 

 

ip в — плотность

 

обратного

«дырочного»

тока

насыщения

р-п

перехода;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tn.o.n — плотность

обратного

 

электронного

тока

насыщения

в переходе эмиттер — база транзистора р-п-р типа;

 

 

 

 

 

 

i'h.k.h — плотность

обратного

электронного

тока

насыщения

в переходе база — коллектор транзистора р-п-р типа;

 

 

 

 

 

1кол

и Îkop — соответственно

 

плотность

электронной

и

«дыроч­

ной» составляющих обратного тока коллектора;

 

 

 

 

 

 

 

iax и 1*вых — соответственно токи

на входе и выходе эквивалент­

ного четырехполюсника;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1Д/к1,

Д/'н( и

Д/"к1 — приращение

тока

коллектора

с

темпера­

турой соответственно

в каскадах с параллельной, последовательной

и параллельно-последовательной

ООС на

постоянном токе;