АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Температурная стабильность усилителя с ОЭ

Читайте также:
  1. Анализ схемы усилителя с ОЭ
  2. Б) Стабильность качества продукции, работ и услуг.
  3. Долговременная и кратковременная стабильность частоты генераторов
  4. Исследование инвертирующего операционного усилителя
  5. Лекция 11. Макроэкономическая нестабильность
  6. Макроэкономическая нестабильность и формы ее проявления. Экономический цикл и его фазы.
  7. Нестабильность и термичность
  8. Обратная связь в усилителях
  9. Обратная связь в усилителях и её разновидности
  10. ОУ в усилителях мощности
  11. Параметры идеального операционного усилителя
  12. Передне-задняя стабильность коленного сустава

Рассмотрим три варианта схемы усилителя с ОЭ, отличающиеся величиной напряжения смещения UБ и, соответственно, напряжением UЭ, и приближенно оценим температурную стабильность каждого из вариантов.

 

Рис. 6.1. К оценке температурной стабильности вариантов схем усилителя с ОЭ
с разными коэффициентами усиления

 

Для удобства сравнения схем величины RЭ выбраны в них таким образом, чтобы ток покоя во всех трех вариантах. В этом случае величина RК во всех вариантах одинакова и обеспечивает выполнение условия симметричности выходного сигнала: . Собственное сопротивление эмиттерного перехода для всех вариантов схем, а коэффициент усиления получается равным 10, 80 и 285 для первого, второго и третьего вариантов соответственно.

Поскольку сопротивление в коллекторе транзистора значительно больше, чем в эмиттере, пренебрежем падением напряжения на эмиттерном сопротивлении. Тогда можно считать, что ток, соответствующий режиму насыщения, для всех схем будет равен: (транзистор полностью открыт, все напряжение источника питания практически падает на ). Увеличению будет соответствовать такое же увеличение , т.е. . Тогда соответствующие напряжения для вариантов схемы будут равны 2 В, 0,2 В и 0,02 В.

Согласно модели Эберса – Молла в транзисторе при фиксированном напряжении на базе с ростом температуры происходит уменьшение на 2,1 мВ/°С и, следовательно, повышение . Однако в первом варианте схемы невозможно повышение до (точнее – до 1,8 В, если не пренебрегать падением напряжения на эмиттерном сопротивлении), так как всегда .

 

 

Рис. 6.2. К оценке повышения потенциала эмиттера до величины,
соответствующей насыщению, при фиксированном напряжении смещения UБ
и уменьшении UБЭ с ростом температуры

 

Во втором варианте UЭ.НАС = 0,2 В < UБ = 0,7 В, т.е. с ростом температуры возможно повышение до UЭ.НАС. Увеличение UЭ до 0,2 В (на 100 мВ) достигается при росте температуры на »47 °С, что соответствует уменьшению UБЭ на 2,1 мВ/°С ´ 47 °С » 100 мВ.

В третьем варианте UЭ.НАС = 0,02 В < UБ = 0,61 В также возможно и достигается при росте температуры всего на 5 °С, так как повышение UЭ на 10 мВ соответствует уменьшению UБЭ на 2,1 мВ/°С ´ 5 °С » 10, 5 мВ.



Данный анализ показывает, что малая величина напряжения смещения UБ и, соответственно, низкий потенциал эмиттера UЭ негативно влияют на температурную стабильность схемы.

Таким образом, приближенная оценка температурной стабильности усилителя с ОЭ может быть выполнена следующим образом:

1. Определяется .

2. Находится .

3. Определяется разность .

4. Оценивается диапазон изменения температуры для активного режима

Однако такая оценка температурной стабильности становится невозможной для усилителя с заземленным эмиттером, для которого всегда UЭ = 0. Таким образом, при RЭ ® 0 и, соответственно, UЭ ® 0 приращение означает практическую неработоспособность схемы с заземленным эмиттером, что не соответствует реальной действительности. Поэтому для оценки температурной стабильности схемы с заземленным эмиттером, как и в случае оценки коэффициента усиления, следует учитывать собственное сопротивление эмиттера и рассматривать ее как эквивалентную схему с эмиттерным сопротивлением rЭ.

 

а б

Рис. 6.3.Усилитель с заземленным эмиттером (а) и его эквивалентная схема (б)

 

В этом случае можно воспользоваться рассмотренной выше методикой, приближенно оценивая по эквивалентной схеме . В результате для усилителя с заземленным эмиттером при и, соответственно, токе покоя в режиме насыщения происходит увеличение тока покоя в два раза, так как . Это означает, что в его эквивалентной схеме возрастает также приблизительно в два раза, т.е. на 25 мВ, поскольку .

Таким образом, , что гарантирует для переход усилителя с заземленным эмиттером в насыщение при изменении температуры на 12 °С. Очевидно, что можно не учитывать лишь при . В противном случае .

Так, для третьего варианта схемы температурная стабильность определяется более точно: и соответственно , а не 5 °С, как было определено без учета .

В заключение отметим, что более строго оценка температурной стабильности должна исходить не из установившегося режима насыщения, а из его начала, при котором усилительные свойства каскада уже начинают пропадать. Поэтому температурный диапазон для усилителя будет несколько ниже, чем полученный по приближенной, рассмотренной выше, оценке.

‡агрузка...

 

6.2. Пример расчета усилителя с ОЭ с шунтируемым резистором
эмиттерной цепи и заданным коэффициентом передачи

 

Шунтирование резистора в эмиттерной цепи позволяет обеспечить одновременно как высокий коэффициент усиления, так и температурную стабильность схемы. Рассматриваемый вариант очень удобен для расчета усилителя с заданным коэффициентом передачи .

На рис. 6.4 приведены схемы с и , которые обладают температурной стабильностью, соответствующей первой схеме рис. 6.1, имеющей .

 

Рис. 6.4. К расчету схемы с шунтируемым дополнительным резистором в эмиттерной цепи

 

Методика расчета заключается в следующем:

1. Задаемся током покоя и выбираем таким образом, чтобы .

2. Выбираем таким образом, чтобы обеспечить требуемый , где .

3. Выбираем R¢Э из условия UЭ = IОК(RЭ + R¢Э) » 0,1 UК для обеспечения температурной стабильности схемы.

4. Определяем напряжение смещения UБ = UЭ + 0,6 В (для n-p-n-транзистора).

5. Выбираем сопротивления R1, R2 для цепи смещения (на схеме она не показана) с учетом эквивалентного сопротивления делителя RДЕЛ = R1||R2 £ 0,1 RБ » » 0,1 b (RЭ + R¢Э) и с учетом обеспечения требуемого UБ.

6. Выбираем CЭ из условия |ZС| = rЭ R¢Э при .

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (0.007 сек.)