Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 45
Текст из файла (страница 45)
С учетом того, что резистор 77„вводится в схему ООС по выходному току, стабильность параметров данной схемы будет выше, чем в схеме без резистора 7(,. Аналогично может быть построен н источник тока на МДП- транзисторе со встроенным каналом. Для зтого необходимо„ чтобы ветвь его передаточной характеристики для требуемого выходного тока была расположена во втором квадранте осей координат, т.
е. на таком принципе возможно создание источников малых токов. Если в схеме на рнс, 8.20,а резистор гс„сделать переменным, то получим регулируемый источник тока. Диапазон изменения сопротивления нагрузки, при котором схема на рис. 0.20, а сохраняет сяойства, подобные источнику тока, может быть определен с использованием выходных характеристик прибора аналогично рис, б.!В,б нлн аналитически из условяя ((Уа — (Уси. Исых> ((и> О.
Примар $.10, Используя траизисгор из прпмсра 66, сиросягироаать геисратор тоха по схеме иа рис. 620л со слслуюмими парамстрзми; 0 1,б мА; У, ° 10 В. Рагпени с. 1. Используя перслаточиую харахтсристиху транзистора, павлам, что при lс 1,бмА напряжение 1/зн — 0,76 В 2 Опрсдслим соиротиялсипс резистора Мы й„— У 70 .0,7071,б=.о,бз пОк. Выбирасм Д, 0.$1 хОм 3. Йва выбранного Я„уточиим б н 11зн. В точке псрслаточиоа хараитсрисгихн 1 .
1,б мА крутизпа транзистора раи. иа 2,1 мА!В (см, рис. 6Л26!. Тах хах отклопаиая й„ от расчстпоа палнчипм 227 невелики, то для уточнения тока /с можно воспользоваться линейной вппрокси некией передаточной херлнтернстнюг трлизисторл. Лппроксимнруем иередвточ иую харзктеристпку я точке /с 1,5 мА примоя лиипеа /с-5!7/зи — "зи ем) где !/зн»т,— непрнженне, отсекеемое яппрокснмнруюшеа прямой ня оси асг мисс; — //ЗН !»18 — ЬЗ!З !/с) 1,5/2,!+0,7Ь 1,49 В.
С учетом условии п. 2 для тока стоке аулет спреведливо следуюшее выра женке: /с -5)/~не„с /!!+5й») =2,1 1,49/!1+2,! 051) 1,5! мА; — С/ЗН /с/5 — //ЗН 1,5Н2,1 — 1,49=0,77 В. 4. Определим допустима днвплзон изменения сопротивления иягрузки При этом воспользуемся привеленнмм ренее соотношением /т ч»» !7/» — //си»»»)дс»»» !//»+//зи»»» — с/зи) Пс»»»~ )15 — 1,5+0,77)/1,5! 9,45 кОм; Ом/7~4С9,45 ком. 64.3.
ИСТОЧНИКИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Анализируя характеристики полупроводниковых приборов, можно сделать вывод, что в качестве источника постоянного напряжения можно использовать либо прямую ветвь ВАХ р-а-перехода, либо его обратную ветвь в области электрического пробоя перехода.
Источники постоянного напряжения, построенные на этом принципе, будут рассмотрены в гл. !3. Здесь остановимся на другой возможности построения источников напряжения. Источник постоянного напряжения может быть легко построен на основе источника постоянного тока. Для этого достаточно выходной ток источника пропустить через резистор с неизменным сопротявлением. На рнс. 5.2),а показаны схемы такого источника постоянного напряжения.
В качестве источника постоянного тока !/ч ) ИСПОЛЬЗустея ПОЛЕВОЙ траиЗИСтОр )/Т С ИСтОКОВЫМ рЕЗИСтО- ром /т„, а в качестве преобразователя ток — напряжение — эта. лонный резистор //ь Выходное напряжение !/ен» и его относительное изменение при изменении тока нагрузки определяются выра- жениями (6.44 ! 5/./„о 5/„,. Приведенные выражения являются предельными и справедливы в случае, когда сопротивление нагрузки /!» стремится к бесконеч- 228 а) Рнс В.21. Схемы неточннхов постоянного напряженна с втахонпым резного.
ром (а) н яопохннтеоьным вмнггерным повгорнтеаем (б) ности. В противном случае параметры устройства должны о~рел(еляться с учетом как самого сопротивления Р„так и его относительного изменения Аг12н с»' вм»»т г+ в )ттЬЙ»!()(~+)1(]+в»»айн 2(-гва» 1+В(т»КДЙ»+ЮГ) (6.45) а(,г.„„- ( Г+Рва21Э(1+ти) Прн условии )(г Сйн можно сказать, что введение змиттериого повторителя в ймз раз уменьшает относительное изменение Ув „ связанное с изменением А»,.
Значительно улучшить параметры схемы на рис. 6.21,а можно ири использовании в качестве ))г элемента с малым дифференциальным сопротивлением, например диода илн стабилнтрона. 229 Из (6.45) следует, что чем больше значения )гг н Ы„и меньше )г„ ~ем менее стабильным будет выходное напряжение. Йля конкретных условий значения )г„и Ы„как правило, заданы. Поэтому единственным путем иовышенкя стабильности выходного напряжения является уменьшение )то Однако уменьшение йг при заданном напряжении (х',„„требует увеличения тока )»», по в большинстве случаев неприемлемо, Улучшить параметры устройства можно, используя для согласования сопротивлений А»г н А'„змиттерного нли стокового повторителей. Пример такого решения показан на рис.
6.21,б. В данном случае, полагая Р,» =*АязА' з Рь для относитель. ного изменения выходного напряжения, вызванного изменением сопротивления нагрузки, можно записать Пример бл4. Определить параметры' источника напрях ения, выполнении~ по схеме иа рнс, 621,е для случая О,, ЗВ; /1,»»» 1ОнОм; й»м»„=!00ьон В качестве генератора тона использовать схему нз примера 6.10. Решение.
1, Определим сопротивление резистора П~ из условия /!. ° /»» о»*: /»г /»л м»» «г, /~. г+» м»х Отсюда )1! «/»»»»»н и»»/(«/»и»+/»Я» и»,) 3 100/(3+1,51 !00) =-1,95 нОм, Пркинмаем йг 2 кОм, тогда «г»» 2 100 1,51/(2+100) =2,96 В 2. Найдем отиеснтохьиое изменение выходного напряи ения, вызванного из менением сопротивления нагрузки, бп, . Игб/Г./(Л~+П,(1+М И: бп» (/«»»»» — Й»и»»)//т ю»» (10 — 100)/100=-09; б«/»», 2 ( — О 9)/[2+ 100(1-0 9) ( — 0,15. 3. Абсолютное нам«ногае выходного иапрях ения а«/»и»' «/вм»б«/ы»» 2,96 ( — 0,15) — 0,144 В 4. Найдем изменение б(/ .зв случае использования схемы иа рнс, 6.21Д.
транзистор КТЗ!5А; Ьма ы=ЗО б«/ «э 2'( — 09)/)2+100'30(1 — 09)) — 596'гб ' Ь(/"'Э=296'( 596'!О »1 ОО!76 В. 5. Определим степень уменыпения б«Г»», и случае ваеаения в схему змит терного повторителя бУыы/б«/,,З - ( — О,!5)/( †5 1О ') 25,)т. 6.5, СХЕМА «ТОКОВОГО ЗЕРКАЛА» «Токовым зеркалом» называгот электронное устройство с од. ним входом и одним нлн цесколькнмн выходамн, выходной ток (нли токи) которого повторяет как по вел!!инне, так и по 'направ. лени)о его входной ток. По выполняемым функциям данное устро",стно, по сушеству, является управляемым током источником тока, коэффициент пе. редачи которого равен единице.
Поэтому в основу разработки таких устройств могут быть положены принципы, использованные ранее при построении схем источников тока. Простейшая схема «токового зеркала» приведена на рис. 6.22. Ее основу составля)от транзисторы )/Т! н Л'2, причем для нор- 230 Рнс. 622, Схема «токо. восо зеркала» Рнс. 623, Схема «токовото зеркала» с донолнктельнмм трананстором мнльной работы устройства необходимо, чтобы параметры транзнсторов были полностью идентичны. Транзистор и'Т! используется в диодиом включении, Тэк как его напряжение (!ка О, то он работает на границе активного режима н режима насышеиня. При этом его коллекториый н базовый токи связаны соотношением )ккт1 (ьктзймэ. Так как параметры транзисторов полностью идентичны, то нз очевидного условия (!авета 0ьэкгз следует, что !нкт> ! энга.
Илнако прн этом )х кт! =)к тгз. Для входного тока устройства справедливо соотношение 7ах ~)к ем+)а ем+)ъттт При идентичности параметров транзисторов его можно переписать в виде !»к !нто(!+2!Ьтзэ), откуда !к тп )зк)(1+2/Ьмэ ) Типовой коэффициент передачи тока в схеме с общим эмнттером Ьмэ для современных транзисторов удовлетворяет условию йт~э.>Е Поэтому с достаточной с инженерной точки зрения точностью, можно записать ук р гз ° ук рта. (6А6) Получаемая при этом погрешность полностью определяется конкретным значением Ьмэ. Так, если Ь э обоих транзисторов ранен 50, то получаемая ошибка не превышает 4%, что вполне допустимо.
На практике значения Ьазэ обычно больше. Следова. мльио, в рассматриваемой схеме выходной ток будет повторять нходной как по величине, так и но направлению. Если точность повторения (отражения) тока, обеспечиваемая и схеме на рнс. 6.22, недостаточна, то применяют более сложные структуры «токового зеркала». Одна из таких схем приведена на рнс.
6.23. От исходной она отличается введением дополнительного транзистора УТЗ и местом подключения входного тока. Поясним работу данкой схемы. Для этого запишем уравиеккя для токов в схеме 33! «»«««' «к ут2+ ТБ 1'тз ° Т = Тк утз', «ь г«2 = Ть 1'Т1 = «Б* «э ут» «к угз + Ты тз = Тк ут1 + 2ТБ! Тк УТБ «К УТ1.
Найдем из полученных выражений связь между выходным током схемы Т«У«2 и коллекторнымн токами транзисторов 'УТ! н УТ2 — Тк угз- lэУтз — /Б утз =- Тк уж+ 2ТБ — Тв утз. Лопустнм, что (БУ«2 !Б. Это вполне оправдано, так как Ам ° всех транзисторов велик н токи !«1«2 и l«««1 близки. Тогда окон чательно получим «»и« = «К У'Г! + «Б = Ук УТ2 + ТБ = Те«. Из приведенного выражения следует. что в схеме на рис. 6.2д повторяемость входного и выходного токов значительно выше. чем в исходной схеме «токавого зеркала» на рис. 6.22.
Если входной ток в рассмотренных схемах будет поддержи ваться неизменным, то они превращаются в источники постояв. ного тока. Для этого входы обеих схем достаточна подключить через ограничительные резисторы к источнику входного напряжения. Нетрудно заметить, что в этом случае схема «токоваго зеркала» иа рис. 6,22 повторяет ранее рассмотренную схему нсточ. ника тока, приведенную иа рис.
6.(й,а, Следует заметить, чта в этом случае стабильность тока в схеме на рис. 6.23 будет значительно выше, чем в схеме на рнс. 6.22. Это объясняется тем. что транзястор УТ2 фактически выполняет роль усялителя, включ«н1зно в цепи ООС транзистора у'ТЗ. ББ. Активндя ЯАГРкзкд Рассмотрим еше раэ усилн1ельный каскад, выполненный по схеме с общим эмитзерам (рис, 6.!), )з1эффпииент усиления этого каскада согласно выраженшо (6.5) равен Ки к А21э)» ()»««. В этом выражении под сопротивлением )(, понимается суммар ное сопротивление всех элементов„включенных в коллектарной цепи каскада. В общем случае )г„можно представить как собственно резистор Тг, н некоторый резистор )г„включенный парал лельно выводам эмиттера н коллектора транзистора (рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
