Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 86
Текст из файла (страница 86)
е. высшнх ел«тот. при (1«, близком к Е„, умень- шается коэффициент передачи я, что приводит к снижению К„и увеличению времени нарастания фронта. Поэтому значение (1« „ , обычно ограничивается условием 111„«1>1В. Нелинейность амплитудной характеристики У,м, ((1,„) в диапазоне 11« „„„ — (1« „„„, абуспавлена согласно (9-8) изменениями, параметров Р и г",;. При небольших значениях 11, эта нелинейность обычно не превышает нескольких процентов. При достаточно больших импульсах с крутыми фронтами эмиттерный повторитель может неодинаково передавать положительные и отрицательные перепады напряжения [127).
Причина такой асимметрии объясняется следующим образом: большой входной импульс с крутым фронтом при наличии емкости Сн может на некоторое время запереть эмиттерный переход транзистора (рис. 9-6, а). Отпирание транзистора и возвращение его в нормальный режим повторения произойдут лишь тогда, когда емкость С„д1ктаточно разрядится, причем разряд происходит с довольно значительной постоянной времени С„(Р,!! Р„). Таким образом, соответствующий фронт выходного импульса будет искажен. В случае транзистора р-и-р искажаегся положительный фронт (рис. 9-6, б)„а в случае транзистора п-р-и — отрицательный, Описанных искажений не будет, если начальная скорость нарастания входного сигнала будет меньше, чем начальная скорость разряда емкости С„: ) бЕ„~ и„ иае сУ уе твмх Сн (Рвмх1Рн) Выходное сопротивление Р,мх, как уже отмечалось, во время переходного процесса меняется.
Поэтому прн использовании приведенного условия следует ориентироваться на некоторое промежуточное значение этого сопротивления. Для входных сигналов, -Е» и„ оба б) Рис. 9-6. Передача положительного и отрицательного фронтов импульса при наличии нагруаочноа емиости. а — внанвалентная схема: б — временнан диаграмма. составляющих несколько вольт, и емкоств нагрузки около 100 пФ типичной допустимой скоростью изменения входного сигнала является 10 В!мкс.
9-3. ОЛОЖНИЕ БОВТОРМТЕЧИ Если большое входное сопротивление является первоочередным требованием, то хорошие результаты можно получить с помощью гак называемых сложных повторителей, в которых используются два транзистора и более. Следует заметить, что в таких схемах не имеет смысла ставить делитель в цепи базы, так как он не позволяет реализовать то большое входное сопротивление, ради которого применяют сложный повторитель. Поэтому в последующих схемах делитель не показан и считается, что источник сигнала связан с базой повторителя непосредственно, без реактивных элементов.
При этом предполагается, что источник сигнала имеет постоянную составляющую напряжения, необходимую для нормального режима повторители. В противном случае нужно использовать на входе целитель со следящей связью, о котором будет сказано ниже (см. рис. 9-9). Повторитель на составном транзисторе (по схеме Дарлингтона). В атом повторителе (рис. 9-7) входное сопротивление 2-го транзистора, вычисляемое по формуле (9-1), играет роль змиттерной нагрузки по отношению к 1-му транзистору. Следовательно, чтобы найти входное сопротивление повторителя в целом, нужно заменить в формуле (9-16) величину )т, 11 )с„на (с„;, тогда хах (1 + 1)т) (гкх ))хахэ)' Если )с, > г, как обычно бывает, то входное сопротивление повторителя согласно (9-2) будет близко к г„„причем зго макси- -Е« мальное значение в отличие от прос- того повторителя получается при вполт, не реальном конечном значении )с, !~ ттэ Тл (сотни ом и более).
л Количественный расчет парагнегров )тах, К и )с„„можно осуществлять лис, 'Л >з11 бо «покаскадно» (рассматривая транзисЕа й«тор Т, как нагрузку для Т„а транзистор Т, как источник сигнала для Т,), либо заменяя комбинацию Т„ Т, одним Рис. й-7. Повторитель иэ сс составным транзистором со свойственогэвном трэизисторе. ными ему параметрами (см. $4-10). В частности, если использовать второй путь, то, умножая обе части (4-1!8б) на 1+ Рх = р,1>а и учитывая соотношение г„,lг„*э = 1 + Рэ [поскольку 1,» =- (1 + Рэ) 1„ (см. с.
234)1, получаем: 1 Йах,«а«а Г«Н о г«ы Коэффициент передачи в составном повторителе выражается формулой, близкой к (9-9), т. е. он намного ближе к единице, чем в простом повторителе. Значения К == 0,995 можно считать типичными. Выходное сопротивление, напротив, оказывается значительно меньше, чем в простом повторителе, поскольку истинное значение )т, «пересчитывается» 1-м транзистором согласно (9-6б), так что для 2-го транзистора источник сигнала имеет сопротивление, близкое к геь Учитывая различие в токах транзисторов, нетрудно прийти и выводу, что результирующее выходное сопротивление составляет примерно 2г,» Если же токи обоих транзисторов одинаковы', то результирующее выходное сопротивление определяется формулой (9-бв), т.
е. г„— гхм Переходные и частотные характеристики входного сопротив- ления определяются в первую очередь постоянной времени т, " Равенство токае, кзк отмечалось э 4 4-10, лостигэетси путем вхсапочении в схему генератора тока (нэ рис. 9-7 покэзэн пунктиром). Этот генератор, рэссчитывэемый из условии ж е л э т е л ь н о й резвости токов ! аа — Iсз, может быхь реэлнэовзи либо в зиле резисторе, пвтэемого от источника положительной э. л.
с., либо в вине трэизисторэ, еключеаиою по схеме Ой с ээхзииым током эмиттерэ. наиболее низкочастотного из двух транзисторов (им обычно оказывается транзистор Тю поскольку оя работает с ббльшиьди токами). Поэтому даже при использовании дрейфовых транзнсторов граничная частота (на уровне 0,7 17,„) редко превышает 800 — 800 кГц Наконец, нужно заметить, что входное сопротивление может сильно меняться с изменением температуры. Это объясняется в первую очередь зависимостями г„(Т) и р (Т). В случае германиевых транзисторов добавляется зависимость 7вд (у) при повышенной температуре ток у»в заметно уменьшается из.за роста теплового тока, а зто означает уменьшение тока У д н соответствуюшие изменения параметров гвд и Рд.
Б зависимости от выбора напальная рабочей точки транзистора Тд уменьшение тока д' д Ев может привести и и уменьшению, и к увеличению йвв Составной повторитель с внутренней обратной связью. Для того чтобы искусственно увеличить сопротивление ! гдп в схеме на рис. 9-7, нужно изменять потенциал (у„д пропорционально потенциалу (/»д. Тогда разность потенциалов (7,»д будет значительно мень- »ма ше, чем (7»„ток через сопротивление гса сильно уменьпштся, а это равносильноувеличению гам Для реализации этой рнс.
З-а. Составной повтоидеи в схему (рис. 9-8) вводится сопро- рнтель с внугреннея обраттивлеиие й„д и на коллектор транзистора Т, полностью подается переменная составляющая выходного напряжения (1281. Батарея Е компенсирует постоянную составляющую коллекторного потенциала (/„д. Практически вместо батареи используют либо конденсатор большой емкости, либо полупроводниковый стабнлитрон; однако для расчетов это не имеет значения. Очевидно, что эквивалентное увеличение сопротивления обусловлено уменьшением тока через него при одном и том же входном сигнале. Действительно, ток 1,„, в схеме на рис.
9-8 равен: (ń— (/,ы„)!г„д = Е, (1 — К„)/г„. Поэтому, определяя эквивалентное сопротивление г„, как Е,)1,„, получаем: Гвдввв = ~ (9-17) Поскольку схема является повторителем (к тому же составным), коэффициент передачи К„ близок к единице и сопротивление г„, увеличивается в сотни раз. Положим для простоты гвд = оо. Тогда из (4-118б) получаем г„'ь = г'„д и„следовательно, (9-18) Таким образом, в данной схеме можно получить значение К,„,,„, значительно большее, чем в простом повторителе. Для этого, однако, нужно, чтобы рабочий ток транзистора Тз был таким же, как в простом повторителе (тогда будут одинаковы коллекторные сопротивления). Практически входное сопротивление в схеме на рнс.
9-8 на низких частотах может достигать 100 МОм, если, конечно, сопротивления К, !! К„и Кот достаточно велики. С ростом частоты (или скорости изменения сигнала) входное сопротивление уменьшаегся. Причина этого уменьшения заключается не только в зависимости () (г), но и в запаздывании сигнала обратной связи. В самом деле, в первый момент У, (О) = О, поэтому сопротивление г„, имеет нормальное, сравнительно небольшое зная, чение.
Установившаяся величина (9-17) получится лишь после установления вз коэффициента К„. Под действием обоих инерционных факторов с я(1) и Ки Й вз входное сопротивление в данном по- 9 *е у я вз -хявв чем в предыдущем, а его граничная частота оказывается соответственно меньше. В связи с огромным входным соРяс. 9-9. Вход повторителя противлением сложных повторителей ео следящее связью. особенно остро встает вопрос о цепи смещении базы: делать сопротивления делителя К„К, (см. рис. 9-1) порядка десятков мегаом нельзя це только нз-за температурной нестабильности, но главным ебразом из-за невозможности обеспечить нужный ток базы.
В случае усилителей переменного тона наплучшим выходом из положении является использование следли!ей связи в цепи базы (рис. 9-9). Идея такого решения та же, что и в схеме на рис. 9-8: сопротивление К, выбирается сравнительно низкоомным (сотни килоом), способным обеспечить необходимый ток базы, а по отношению к п е р е м е н н ы м составляющим величина К, искусственно повышается в 1/(1 — К„) раз за счет обратной связи с выхода повторителя. Таким образом, эквивалентное сопротивление Кз,„', может достигать десятков мегаом и не будет существенно шунти. ровать вход повторителя. Делитель К„К, в такой схеме может иметь любое разумное сопротивление. Повторитель с динамической нагрузкой. Как в простом, так и в составном повторителе увеличение сопротивления К, затрудняется ростом постоянной составляющей напряжения 1,К,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
