Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 31
Текст из файла (страница 31)
пропорциональна разности потенциалов Ум=У,„,— У, =У,„,„(1 — ' — 1/К). Отсюда следует, что емкость С„, пересчитанная в выход-: ную цепь, С ьсх=Сдс(1 1/К) Свс. Полученная в соответствии с этими пересчетами эквивалентная' схема представлена на рис. 6,11,г, Входная емкость этой схемы'- С, =С, +С„(1 — К). (6.16):, (6.20) Это примерно соответствует случаю, когда одна постоянная времени превышает другую более чем в 4 раза. Из схемы на рис. 6.11,г следует, что коэффициент передачи усилителя от генератора Э)(С до выхода в области верхних частот Кл =(Г х(Е.
= -К ЗХе. Подставляя сюда (г, ! 1+)огК,С,х (6.21) 7.= 1+)ыпс Свил (6.22) получасы (1+)ып, С *) (14-) К, С,, ) Если ввести обозначения: (6.23) ),т,=-1/2яК, С *; ). и =1/2япс Свил то Ксв Кл = (1+))д-..)(1+И ') (6.24) (6.25) 6.6. СТАБИЛИЗАЦИЯ РАБОЧБИ ТОЧКИ В предыдущем параграфе указана необходимость стабилизации рабочей точки транзистора вследствие большого разброса параметров полевых транзисторов. Стабилизация достигается увеличением сопротивления в цепи истока йг (см. рис, 6.9) до значения, большего, чем это необходимо для создания нужного смещения, и компенсацией излишнего смещения с помощью делителя напряжения )т'яз. 156 Причем первая интегрирующая цепь определяет напряжение (г',„, оторому пропорционален ток генератора тока, действующего во ~торой цепи.
'Отсюда следует, что результирующая амплитудно- частотная характеристика определяется произведением амплитудно-частотных характеристик входной и выходной интегрирующих цепей. Если постоянная времени одной цепи много больше постоянной времени другой, то амплитудно-частотная характеристика всего усилителя мало отличается от амплитудно-частотной характеристики одной интегрирующей цепи и определяется цепью с наибольшей постоянной времени.
В этом случае верхняя частота определяется наибольшей постоянной времени: гге )/2итюах Ниже выводятся выражения, позволяющие определить )(,-,' и Ях по заданным току стока (с в рабочей точке и параметр. транзистора с учетом их разброса; х'стаснтаха Усааоитсп (Узиотс и (азха стт Обозначим через Е,м напряжение затвор — земля, создаваем делителем )с1)тх.
Тогда напряжение затвор — исток пзи = Есла — (с)х'и за положительное направление тока принято направление, со ветствующее втеканию стокового тока в сток. Это условно поло . тельное направление совпадает с реальным направлением стон ного тока для транзистора с каналом п-типа, Выражение (6.3) для транзистора с каналом п-типа мож записать следующим образом: (с=(с пса(1+пал((()зи ото()з. Очевидно, что изи для канала типа и должно быть отриц тельным, и поэтому (с всегда меньше 1с на .
Подставляя (6.26) в последнее выражение, получаем ~с=(снов(1+ (Есм ~сйи)!(()аиста() (6.2:, Извлекая квадратный корень из обеих частей данного равен ' ва, переписываем его в следующем виде: (((лзи ото() (1 )'(соснов) = Есм+(сйи. Подставляя получаем максимальные значения ()зио;тах и )снсвта (~ (Уаи отстав() (1 атйс тах(Уснон тих) = Есм+1с тих)зиа (( ('зи ото тт ! ) (1 )~(с танис наи тап) = Есла+(и т п((и Решая получившуюся систему из двух уравнений относитель"; но Л , получаем () (Гоп аа п вх() (1 — у(с хаа)с и вава) Рт— ас мвх ас впв (((асп ата ипв)) () — уас в )Гс тт) (с мах ао ит Зная т(и, определяем (6.29)' )Есм( =(стах((и ()()зи отспоах() 1 1/ асма Г (си* всат 156 где (с „— максимально допустимое значение стокового тока, Аналогично для минимальных параметров транзисто 1)зи ото т1п, 1с нои тт и минимального допустимого тока стока в ра) бочей точке имеем для определения й„и Е, необходимо выбирать ток стока в абочей точке /с и его допустимые отклонения /с, и /спь так, чтобы /стах было всегда меньше /сма~ым При почти всегда имеющем место большом разбросе параметров транзистора /с~ и //зи 0гс (примерно в 3 — 6 раз) не слеет требовать очень высокой стабильности рабочей точки.
Рамным компромиссом, например, является отклонение йо на ~33% от среднего значения, что соответствует /с , //с,„ы-- 2, Волее жесткие требования при больших разбросах параметров приводят к излишне большому значению /с, на котором падает значительная часть напряжения источника питания. Если же необходима большая стабильность рабочей точки, то ее можно повысить подключением верхнего конца резистора /с1 к стоку транзистора, уменьшив сопротивление й'1 так, чтобы Е, осталось прежним.
При этом для устранения обратнои связи по переменному току резистор В разбивают на два, а среднюю точку подключают через конденсатор на землю. 6.7. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ Выбор полевого транзистора. Главное преимущество полевого транзистора перед биполярным — высокое входное сопротивление.
Особенно высокое входное сопротивление у МОП-транзисторов, однако коэффициент шума (см. гл. 19) у ннх выше, чем у транзисторов с управляющим р-п переходом. Коэффициент шума одного из самых распространенных полевых транзисторов КП103 К = 1,5 — 3. Особенно важно, чтобы первый каскад усиления имел малый коэффициент шума, так как обгдий коэффициент шума всего усилителя в основном определяется коэффициентом шума первого каскада. Важным параметром транзистора, определявшим его коэффициент усиления, является крутизна характеристики.
Произведение крутизны на сопротнвленне, включенное в стоковую цепь, дает коэффициент усиления. Для транзисторов с управляющим пеРеходом в спРавочниках пРиводитсЯ кРУтизна пРи 1/зн=О и г/он=5 или 10 В, т. е, для области насыщения полевых транзисторов, где они обычно и используются. Крутизна характеристики тем больше, чем больше начальный стоковый ток. Так как при большем стоковом токе приходится брать меньшее сопротивление нагрузки в стоковой цепи, то усиление в принципе можно сделать одинаковым для транзисторов с Разной крутизной. Как указывалось ранее, в производстве промышленной аппаратуры нежелателен и даже недопустим подбор транзисторов и других элементов, поэтому следует выбирать транзисторы не с большей крутизной, а с меньшим разбросом крут"зны.
Например, полевые транзисторы типа КП103Л с управляющим д-л переходом, имеющие крутизну 5=1,8 — 3,8 мА/В, предпочтительнее транзисторов КП103М с крутизной 5=1,3 — 4,4 мА/В. РВТ Транзистор следует выбирать также по входной, выходной и проходной емкостям. Например, транзисторы серии КП103 имеют максимальные значения С,„=20 пФ н С„=8 пФ. Выбор )с, и С,.
Для лучшей передачи нижних частот желательно брать сопротивление А',=Р~Яз в цепи затвора возможно большим. Например, для кристаллических звукоснимателей, подключаемых ко входу первого усилительного каскада на полевом транзисторе, для отсутствия завала частотной характеристики на нижних частотах не рекомендуется брать Я, меньше, чем 1 — 2 МОм. Однако фактором, не позволяющим увеличивать Р„является ток утечки затвора, Он очень мал при комнатной температуре, например 20 нА, но увеличивается, например, у транзисторов типа КП103 при температуре Т=+85'С до 2 мкА.
Увеличение тока утечки приводит к значительному увеличению дополнительного смещения на д-и переходе за счет этого тока. Например, прн токе 2 мкА и )г,,=1 МОм дополнительное смещение составит 2 В, что недопустимо, так как сравнимо с напряжением отсечки. Выбрав )с„сравнивают его со значением реактивного сопротивления переходного конденсатора С, на нижней частоте. Например, прн 1„=20 Гц и Я,=0,22 МОм можно взять С,=0,05 мкФ (Хс,=0,16 МОм).
Прн этом обеспечивается передача сигналов с частотой, равной нижней граничной частоте )'„с ослаблением меньше чем в )~2 раз. Следует отметить, что в резнсторных усилителях не всегда необходима хорошая передача нижних частот по следующим причинам; а) нижние частоты плохо фильтруются в развязывающих цепях питания, поэтому через ннх может возникнуть обратная связь и усплитель может возбудиться; б) в усилителе звуковых частот со звукоснимателем на входе н громкоговорителем на выходе возможна акустическая обратная связь: в области нижних частот лежит резонанс подвижной системы громкоговорителя; последний акустически воздействует на звукосниматель, напряжение которого усиливается и подается на громкоговоритель, и т.
д.; в) увеличение емкости конденсатора С, связано с увеличением его габаритных размеров и, как следствие, с увеличением емкости по отношению к другим проводникам. В результате увеличиваются наводки и появляется фон усилителя. Наводки можно уменьшить, экранируя конденсатор илн заземляя его корпус, но прн этом увеличивается емкость затвор — земля, что приводит к ослаблению усиления в области верхних частот; г) прн большой постоянной времени С,Я, большая импульсная помеха может на длительное время запереть транзистор. В самом деле, емкость С, заряжается импульсом напряжения помехи через малое сопротивление промежутка затвор — ноток. По окончании кратковременного положительного импульса напряжение на емкости С, долго держит транзистор запертым вследствие медленного разряда емкости через большое сопротивление )с,, !58 Выбор сопротивления в цепи стока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
