Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Чтобы не было захода в линейную область стоковых характеристик, где стоковый ток резко уменьшается, желательно располагать рабочую точку в области насыщения так, чтобы при максимально возможной амплитуде стокового напряжения не заходить в линейную область. Если исходное напряжение сток — исток исв=(/ /2, где (/— напряжение источника питания, то даже при больших амплитудах стокового напряжения, не превышающих (/,=0,6(/„-Узвотс захода в линейную область не будет. Если необходимы большие амплитуды стокового напряжения при малом сопротивлении нагрузки, то исходная рабочая точка может быть смещена вправо. Если необходимо большее усиление при малом сопротивлении нагрузки, когда требуется очень небольшая амплитуда стокового напряжения, то рабочую точку можно сместить влево.
Это имеет место, например, при подключении к выходу усилителя на биполярном транзисторе, При выбранном напряжении сток в исток исв и выбранном токе стока в рабочей точке /с сумма сопротивления в цепи стока и истока й.+Ки= ((/„-иси)//с.
При исв=(/,/2 сумма Я,+/7 =У /2/с. Коэффициент усиления в области средних частот К,р — — — Я7„ где Р~ =/тс))г ))/т~ (здесь /тс — сопротивление, непосредственно включаемое в стоковую цепь, — называют стоковым сопротивлением; г,= 1/дм — внутреннее выходное сопротивление транзистора в схеме с общим истоком; Р— сопротивление внешней нагрузки, подключаемой к выходу усилителя (такой нагрузкой может являться следующий каскад усиления).
Выражение для коэффициента усиления в области средних частот можно записать и в таком виде: )К;р ! = (5(/7„ где /т, =Я,))г,; г,=гД/т„. Согласно (6,7) крутизна в рабочей точке (3~ 2)з ° ~1 ззз ) Можно выразить )Я) через ток в рабочей точке. Согласно (63) /с=/с а (1 — изв/1/зп„с)', откуда (1 изв/(/зв ото) =~/с/)//с нам Подставляя это в выражение для крутизны, получаем )5~ =Я!си /изво .)~ЧС. П оизве ение 2г,Угс Яи — 2К„1с))'~с Газ ~~ у +2(г — Л ))с (6.30) 159 Максимум этого произведения обеспечивает максимальное усиление.
Обычно можно пренебречь 2)е„(о по сравнению с (/„в числителе, так как падение постоянного напряжения на истоковом сопротивлении нельзя допускать большим. Усиление максимально при (6.31) !сорт=-(/ /2(г,— Р ). Следует подчеркнуть весьма условную оптимальность выражений (6.30) и (6.31). Зта условность заключается в компромиссном выборе пои=(/„/2 для предотвращения захода в линейную область. Пример. Задано: (7 =20 В; г, =г,=70 кОм; )7 =6,8 кОм.
Находим: го,»,— — 20/2(70 — 6,8) =-0,16 мА; Й,+Ко=(7„/27«=20/2.0,16=62 кОм; Но=62 — 68=552 кОм. Найденное значение )7, позволяет получить максимальное усиление на средних частотах, но это значение может оказаться слишком большим для хор:иней передачи верхних частот. Поэтому максимальное значение стокового сопротивления определяется верхней часто~ой усилителя. Из выражений (6.18) и (6.19) получаем )7 = !/2л/,С, (6,32) Пример.
Пусть /,=ЗО кгц! С„„=200 пФ. В этом случае согласно (6.32) /7, =27 кОм. Полагая, что г,=70 кОм, берем л.=-.43 кОм. Пока полагаем )т равным 6,8 кОм. Если (7 =20 В, то (с=(7«/2(л,+)7,) =20/2(43+6 8) =-02 мА. Это значение стокового тока отличается от «оптимального», найденного в предыдущем примере: нз частотных соображений )7. меньше «оптнмальногом Выбор смещения. Согласно (6.3) ток стока !с=/о ноч(1 — мзи/г«/зи о с) з. Отсюда находим, что при заданном токе стока (с исходное смещение ызи= Оатт о,о(1-)/(с/Тс ноч) (6,33) Такое смещение можно получить, включив в цепь истока сопротивление /т„=изи/(с. Однако учитывая нестабильность параметров транзистора, следует стабилизировать ток транзистора способом, описанным в предыдущем параграфе.
Прежде всего следует выбрать транзистор, Рабочая точка более стабильна прн меньшем разбросе параметров транзистора. Например, транзастор КП!ОЗИ имеет следующив разброс параметров: /о =0,8 — 1,8 мА; 5=0,8 — 2,6 мА/В; (гоно, 08 — 3 В, а транзистор КП!ОЗЖ имеет: )с ««=05 — 3 мА; 8=05— 2,8 мА/В; (Гзгг «=0,5 — 2,2 В. У второго транзистора разброс оараметроя значительно больше, поэтому предпочесть следует первый транзистор. Но для того чтобы проиллюстрировать возможности схемы стабилизации, выберем транзи-.
стор КП!ОЗЖ, имеющий больший разброс параметров. 160 Необходимый ток стока в рабочей точке определен ранее: (с=0,2 мА. Задаемся минимальным и максимальным значениями тока стока: Гс мы=0,15 мА и ас мах=0,30 мА. Подставляя эти значения тока стока, а также указанные выше значения параметров траазистора КП103Ж в выражение (6.28), получаем Р = (2,2(1 — УО 3/3) — 0,5(! — 70,15/О 5))/О,З вЂ” 0,15=8,О кОм. Берем ближайшее значение сопротивления по шкале нолгинальных величин сопротивлений /( =8,2 кОм. Найденная величина оказалась несколько больше предполагавшейся ранее /(,=6,8 кОм, Подставляя выбранное значение й в (6.29), имеем (Е, (=03.82-2,2(1-70,3/3) ив 1 В. Данное смещение получается с помощью делителя /(Яа. При /гв=0,22 МОм следует взять й, 4,3 МОм.
Определение коэффициента усиления. Коэффициент передачи усилителя в области средних частот К,р — --о/7,. Найдем значение крутизны характеристики полевого транзистора в рабочей точке. Для этого из (6.33) находим максимальное и минимальное значения смещения в рабочей точке: ! ызи шш ~ = ! (/ии -. пня ~ (1 — )/(с пиа/7о а поп) = *=0,5(1 — )'0,15/0,5) =0,225 В; ~ мни шах) = ~ (/зи сгс шах~ (1-)/(с азах//с иач шах) = * 2,2(1 — ~г0,3/3) =1,5 В.
Подставляя эти значения в выражение (6.7), получаем: Увл ° ы (, Пвл ° в ! 0,5 ( 0,5 ! В У~„„, ~„,1 Иви „,~„~/ 22( 22/ В Следовательно, коэффициент передачи напряжения может изменяться от ~Ксщ~ =(о1(/та =1,1 27=30 до ~Ксрз( = (оз(ггс = =0,88 27=24. Примечание. Выбор рабочей точки и определение сопротивления нагрузки выполнены в предположении, что рассчитываемый каскад резисторного усилекия работает на высокоомную нагрузку, например другой каскад на ночевом транзисторе.
Если нагрузкой данного каскада является вход усилителя на биполярном транзисторе, то следует учитывать его сравнительно малое входное сопротивление, а также очень малую амплитуду максимального напряжения раскачки, заведомо не превышающую 0,1 В. В этом случае желательно иметь стоковое сопротивление нагрузки /(и не превышающее нескольких килоом, и работать при смешении иаи, близком к нулю, чтобы обеспечить достаточное усиление за счет увеличения крутизны транзистора.
Конечно, и в этом случае следует принять меры па стабилизации рабочей точки н предотвращению возможности захода в линейную область стоковых характеристик. Определение емкости конденсатора, шунтирующего истоковое сопротивление. Необходимую емкость конденсатора, шунтирующего потоковое сопротивление, можно определить из следугощнх и ааааа иа пэч 16$ соображений. При подаче сигнала на вход усилителя на сопроти' ленин в цепи истока создается напряжение переменного тока. О'' ношение этого напряжения к напряжению затвор — исток можн назвать коэффициентом передачи от затвора к истоку: К„=ЯЯ„, где 5 — крутизна транзистора; ߄— сопротивление у цепи нстокар При шунтнровании сопротивления гс„емкостью С достаточ ной величины можно считать сопротивление в цепи истока чист' реактивным: 3„=1Х„„где Х = — 1/гоф— соопротивление конден1, сатора, шунтирующего сопротивление в цепи истока. Поэтому на; пряжение исток — земля сдвинуто относительно напряжения за:.
твор — исток на угол, близкий к 90'. Учитывая фазовый сдвиг, можно найти, что при 1К ~~~1 уменьшение напряжения сигнала за счет падения напряжения в. цепи истока не превышает 6%. Для определения необходимой емкости конденсатора в цен" истока можно предположить, что К = 1/3 по модулю, и восполь'," зоваться равенством ~Х,.! =1/35. (6.34 '. Пример. Пусть 5=1 мд/В. Тогда 1Х (=1/(3.10-') =330 Ом. При /„=20 Гц такое реактивное сопротивлеаие имеет конденсатор емкость ', 25 мкФ.
Обычно в цепях автоматического смещения применяются ниаковольтныг влектролнтические конденсаторы. Определение емкости фильтра в стоковой цепи. Для того чтоб: фильтр ЙгвСгв осуществлял фильтрацию, необходимо для самой, низкой фильтруемой частоты выполнить условие Хсф<Ра. Обычно берут Хсм=0,2йга. Если с помощью /1ы осуществляется только:. фильтрация, а ие коррекция частотной характеристики (см.гл.9),', то, чтобы на сопротивлении фильтра падало малое постоянное" напряжение, берут Й,в=0,2йс. Пример. Пусть д,=43 кОм.
Тогда Ив=0,2й,=0,2 43=8,6 кОм. Берем,, 1гв=82 кОм. Реактивное сопротивление кондевсатора фильтра 1Хса 1=02йв; 02.82=1,6 кОм, что соответствует для / =20 Гц емкости Си=5 мкФ. 6.8. ИСТОКОВЫИ ПОВТОРИТЕЛЬ На рис. 6.12 приведены схемы истоковых повторителей. Бй всех трех схемах исходное значение истокового тока поддержива-'.,:- ется с помощью делителя в цепи затвора и резистора в цепИ,' истока. Начальное напряжение на затворе относительно земли дляе1 схемы на рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
