|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Температурная стабильность усилителя с ОЭРассмотрим три варианта схемы усилителя с ОЭ, отличающиеся величиной напряжения смещения U Б и, соответственно, напряжением U Э, и приближенно оценим температурную стабильность каждого из вариантов.
Рис. 6.1. К оценке температурной стабильности вариантов схем усилителя с ОЭ
Для удобства сравнения схем величины R Э выбраны в них таким образом, чтобы ток покоя во всех трех вариантах. В этом случае величина R К 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,
Во втором варианте U Э.НАС = 0,2 В < U Б = 0,7 В, т.е. с ростом температуры возможно повышение до U Э.НАС. Увеличение U Э до 0,2 В (на 100 мВ) достигается при росте температуры на»47 °С, что соответствует уменьшению U БЭ на 2,1 мВ/°С ´ 47 °С» 100 мВ. В третьем варианте U Э.НАС = 0,02 В < U Б = 0,61 В также возможно и достигается при росте температуры всего на 5 °С, так как повышение U Э на 10 мВ соответствует уменьшению U БЭ на 2,1 мВ/°С ´ 5 °С» 10, 5 мВ. Данный анализ показывает, что малая величина напряжения смещения U Б и, соответственно, низкий потенциал эмиттера U Э 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 U Э = 0. Таким образом, при R Э ® 0 и, соответственно, U Э ® 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 r Э.
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.
6.2. Пример расчета усилителя с ОЭ с шунтируемым резистором
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 U Э = I ОК(R Э + R ¢Э)» 0,1 U К для обеспечения температурной стабильности схемы. 4. Определяем напряжение смещения U Б = U Э + 0,6 В (для n-p-n- транзистора). 5. Выбираем сопротивления R 1, R 2 для цепи смещения (на схеме она не показана) с учетом эквивалентного сопротивления делителя R ДЕЛ = R 1|| R 2 £ 0,1 R Б»» 0,1 b (R Э + R ¢Э) и с учетом обеспечения требуемого U Б. 6. Выбираем C Э из условия |Z С | = r Э R ¢Э при .
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.) |