Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Если в усилительном каскаде секции предполагается применение индуктивной коррекции, то при определении числа усилительных секций люжио исходить из добротности О, найденной по формуле (2.27) и увеличенной иа 40 —; 50';е. При усилении импульсных сигналов с длительностью порядка десяти и более микросекунд с соответствующим допустимым временем нарастания фронта импульса предварительное усиление можно выполнить иа иекорректированных каскадах или усилительных секциях с цепями отрицательной обратной связи. Литература; (1, 3, 12, 26, 32, 41). Глава 3 ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА.
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ й 3.1. РЕЖИМ РАБОТЫ КАСКАДА НА БНПОПЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ 1, НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ режим работы транзистора зависит от выбора постоянных напряжений иа базе и коллекторе относительно эмиттера. Эти напряжения определяют координаты ! „, и Еио положения рабочей точки А на семействе выходных характеристик Т„= й~(Е„~ при Та = сопз( (рис, 3 (), На том же рисунке построена нагрузочная прямая, проведенная из точки Е„= Е„(ń— напряжение источника питания) под углом гры зависящим от сопротивления нагрузки для постоянного тока Л .
Для схемы, изображенной на рис. 3.2, ерх =агс(д —, 1 и где )т = )т'и+ хх',. С повышением температуры рабочая точка перемещается вверх по иагрузочной прямой, с понижением — в противоположную сторону. Однако этн перемещения не равноценны. Если начальное расчетное положение рабочей точки соответствует, как обычно, температуре +20'С, то при понижении температуры рабочая точка испытывает относительно малый сдвиг. Л Ее Риг. 3.!. Выбор положении рабочей точки А иа иыхохиых характеристиках бипоаираого траиаи- еторд Существуют разные способы питания пепи базы. Можно„например, получить необходимое напряжение на базе с помощью специального источника питания, как это показано на рис.
З.З. Приведенный способ подачи смещения, как показывает анализ, является неудовлетворительным, если транзистор работает в условиях заметных изменений температуры окружающей среды. Повышение температуры на ЗΠ— 40' при отсутствии стабилизации вызывает недопустимо резкое изменение коллекторного тока с соответствующим перемещением рабочей точки по нагрузочной характеристике.
Для температурной стабилизации режима работы транзистора, также с целью ослабить влияние разброса параметров обычно преду— б — Б~ Рис. 3.3. Принципиаль. ная схема наскада с об щим амиттером с пита. иием цепи базы от спе цнального источника постоянного напряжения Рис. 3.2. Принципиальная схема каскада с обцгим змиттером б! ке Юз == —. б~кс (З.)) Во многих случаях более точному расчету (методика его изложена в )З2!) препятствует недостаточность необходимых для расчета сматривается автоматическое смещение на базу (эгниттерная схема стабилизации), для чего в цепь эмиттера вводится резистор.
В этом случае, например, прн увеличении (с повышением температуры) коллекторного тока отрипательный потециал на базе относительно эмиттера автоматически уменьшается, препятствуя резкому нарастанию тока коллектора. Смещение рабочей точки, связанное с изменением температуры, обусловливается зависнмостьюот последней обратного тока коллектор- ного перехода, напряжения на эмпттерном переходе н коэффициента усиления транзистора по току. Температурная нестабильность германневых транзисторов определяется в основном коэффициентом нестабильности коллекторного тона, представляющем отношение изменения тока коллектора Ыьо к изменению обратного тока коллекторного перехода Л!а а~ т, е.
где й/,— коэффициент нестабильности коллекторного тока, связанный с изменением от температуры обратного тока коллектора и определяемый формулой (3.1); у, — коэффициент теплового смещения напряжения базы, /х„— входное сопротивление схемы стабилизации я~ яэ Р~+ йр Для германиевых и кремниевых транзисторов среднее значение коэффициента теплового смещения у, ж 2,3 мВ/град. Рассчитанное значение Л/„по графику семейства выходных характеристик позволяет судить о том, насколько допустим выбранный режим транзистора и не следует ли изменить сопротивление резистора Я„а также принять другое значение для входного сопротивления схемы стабилизации //„. В частности, при необходимости Л/и можно уменьшить, выбрав резистор /г, с ббльшим сопротивлением.
Обратный ток коллектора для маломощных транзисторов, измеренный при температуре окружающей среды +20' С (температура коллекториого перехода несколько выше), имеет порядок долей и единиц микроампер. Это значение обратного тока указывается в справочниках. При повышении температуры обратный ток коллектора Резко возрастает по экспоиенциальному закону и одновременно смегцается вверх семейство характеристик коллекторного тока. Имея в виду, что при температуре +20' С обратный ток коллектора мал, а наибольшее изменение имеет место при увеличении температуры, при Рассчете коэффициента нестабильности коллекторного тока У, интервал температур допустимо определить как разность между максимальной температурой /„„„и температурой +20' С, т.
е. Ы=/ „— 20'. (3. 2) 61 сведений. В связи с этим полезно предусматривать некоторый запас при определении необходимого коэффициента нестабильности (исходить из несколько меньшего значения Я„,), Для кремниевых транзисторов при изменении температуры соответствующее изменение обратного тока коллектора обусловливает относительно малое смещение положения рабочей точки. Определяющее значение для транзисторов этого типа имеет внутреннее изменение смещения /зЕ на эмиттерном переходе и изменение статического коэффициента усиления тока базы ДВ (зависимость В от температуры приводится в справочниках). Для схемы рис. 3.2 (см. также далее расчет схемы температурной стабилизации с обратной связью по току) результирующее изменение тока коллектора за счет всех указанных факторов приближенно представляется выражением 141, 44) ~~~/ /у я/ 1 (/у 1) 7™ 1 ( + лп Яе~) (~бо+/но) /)В /~ст 1+ Ым Иэ+ Км ~с'~т Заметим, что 1,„должна быть равна нли меньше максимально допустимой температуры окружающей среды для выбранного типа транзистора (для германиевых транзисторов она имеег порядок?О' С, а для кремниевых — 150' С).
С учетом (3.2) наибольшую величину изменения обратного тока коллектора можно найти по следующей приближенной формуле: й?,а = ?ааФ(й), ф(М) =е (3. 3) где ?„а — обратный ток коллектора, измеренный при температуре +20' С. Для германиевых транзисторов Х' = 0,07 —: 0,09, для кремниевых — О,! †; 0,13. Однако для кремниевых транзисторов /„, значительно меньше, чем для германиевых.
В табл. 3.1 указаны значения ((Л1) в зависимости от Л1 для германиевых транзисторов (ь' .= 0,077). Табл и па 3.1 1О 40 1,10 9,07 20,7б Ф(б0 В справочнике (81 приведены типовое, а также максимальное значения обратного тока коллектора /*„,. В приложении 1 также можно найти сведения о типовом и максимальном значениях )„а для некоторых типов транзисторов.
При проектировании в большинстве случаев следует пользоваться типовым значением ?„а и только при достаточно высоких требованиях к надежности импульсного усилителя исходить измаксимального значения обратного тока. Коэффициент нестабильности Л1, является практически постоянной величиной, определяемой данйыми выбранной схемы стабилизации рабочей точки, и почти не зависит от параметров транзистора.
Очевидно, что коэффициент нестабильности, обеспечиваемый схемой, должен удовлетворить условию Згко М ( —, И на (3. 4) Здесь Л/„а определяется по формуле (3.3), а Л!аа — исходя из заданного допустимого сдвига рабочей точки (с учетом некоторого запаса). Рассмотрим вопрос о том, какой сдвнг следует считать допустимым. Перемещение рабочей точки ие должно быть таким, при котором она оказалась бы в области, где мощность рассеяния на коллекторе превышает допустимую. Кроме того, мгновенное значение напряжения не должно превышать предельного для данного типа транзистора значения Е„,„. Важно предусмотреть, чтобы при новом (после сдвига) положении рабочей точки для усиления также использовался примерно линейный участок характеристики, т, е.
чтобы часть рабочего участка не переносилась в область излома характеристик коллекторного тока, где возможна отсечка сигнала. Обычно допустимый сдвиг рабочей точки соответствует изменению коллекторного тока примерно на 10 — 20% от величины его постоянной составляюгцей („,. Это относится к случаю, когда положение рабочей точки на семействе выходных характеристик выбрано достаточно высоким, как это в большинстве случаев имеет место в предварительных каскадах усиления и в оконечном каскаде прн отрицательной полярности выходного импульса (прн использовании в каскаде транзистора со структурой р-л-р).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
