Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Пример 3. 1. Рассчитать схему стабилизации рабочей точки тран- зистора П403 реостатного каскада предварительного усиления (см. рис. 3.13). Необходимо обеспечить высокую надежность работы схемы стабилизации при использовании в каскаде любого транзистора дан- ного типа. Схема стабилизации режима транзистора не должна замет- но уменьшать входное сопротивление каскада. Максимальная темпе- ратура окружающей среды ! „= +60'С. Напряжение источника питания Е„= — 15В. Даннь!е режима транзистора: 1ка = 5 мА, Ека = 5 В 1оо = 0,07 мА, Еоа = — 0,32, В. Учитывая требование высокой надежности, при расчете схемы ста- билизации рабочей точки исходим из максимального значения обрат- ного тока коллектора при 1 = +20' С. В приложении 1 для транзис- тора П403 находим: 1к,* = 5 мкА, до! = 80 мА1В, дм = 0,0015 См.
Принимаем допустимое изменение тока коллектора равным 0,1 1к, При этом 61„а = О,1 1ко = 0,1 ° 5 = 0,5 мА Определяем сопротивление резистора )т„задаваясь падением на- пряжения АЕ, = 0,2 Е„: ЬЕ, = 0,2 Е„= 0,2 ° 15 = 3 В, 1ка+1аа 5 ° 1О "+0,07 ° 10 ' (ближайший больший номинал 620 Ом). Пользуясь табл. 3.1, для изменения температуры а1 = 1,„— 20' = 60' — 20' = 40'С, находим ф (61) =20,76. Определяем изменение обратного тока коллектора Ыко= 1коф(М) =5 Ю,76 ° РО аж 0,104 МА.
Таким образом, схема стабилизации рабочей точки должна обеспечить коэффициент нестабильности Д1ка 0,5 51„а О, 104 Далее последовательно определяем коэффициент усиления по току а„ входное сопротивление схемы стабилизации рабочей точки 17ап сопротивления резисторов 17, и Йк и ток делителя 1: Яв + Яа 80 ° 10 а+ 0,0015 'кк Π— ко) 1 — 4,8 (1 — 0,98) Е„ )ст )тот Ек Ебо — ()ко + )бо) )во ))ст)бо 15 2510 !5 — 0,32 — (5 1О о+ 0,07 10 ") 620 — 2610 ° 0,07 1О " ж 3450 Ом, (ближайший меньший номинал 3300 Ом), )з )7 )г ЗЗОО 2610 12000 Ом, )Тт — )Тот ЗЗОΠ— 2610 т Ебо+ ()ко+ )бо) )То О 32+ (5 ° 1О о+ 0,07 10 о) 620 3300 Сопоставляя входную проводимость схемы стабилизации рабочей точки 17)с„(17)с„= 1/25!Π— 0,0004 См) и значение низкочастотного параметра дтх (дтх = 0,0015 См), можно сделать вывод о приемлемости получившейся величины )с„, поскольку )то„сушественно (примерно в четыре раза) больше 1)дтх.
Следовательно, общее сопротивление нагрузки предшествующего каскада не будет значительно снижено в результате влияния входного сопротивления схемы стабилизации. Расчет показывает также, что соотношение lх и 1„, является удовлетворительным (га(( 7 «о). 4. РАСЧЕТ СХЕМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТАБИЛИЗАг(ИИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО ТОКУ И НАПРЯЖЕНИЮ На рис. 3.14 и 3.15 представлены схемы температурной стабилизации рабочей точки, имеющие две цепи обратной связи по току и напряжению (схемы эмиттерно-коллекторной стабилизации). В обе- Рис.
3.14. Схема температурной стабилизации режима транзистора с комбииирован. ной отрицательной обратной связью по току и напряжению (напряжение обратной связи снимается с резисторов )То и лф) Рис 3 15, Схема температУР ной стабилизации режима транзистора с комбинированной отрицательной обратной связью по току и напряжению (напряжение обратной связи снимается с резисторов ))о и )ск) где л л! лр (3.
13) л, яя л~ + лэ Для схемы рис. 3.14 й' = йе,' для схемы рнс. 3.15 )т' = )т„, йй 52 + д2 Входное сопротивлекие схемы стабилизации рабочей точки рис. 3.14 л,л л~+ йэ (3.14) их схемах присутствие конденсатора Се предотвращает действие обратной связи в области средних и высоких частот, поскольку постоянная времени цепи, содержащей Се, в каждой схеме предполагается достаточно большой. Влияние указанной цепи на спад вершины импульса подробно рассматривается вч4.2.
На работу схемы температурной стабилизации конденсатор Св влияния не оказывает. В схеме рис. 3.14 дополнительное (по сравнению со схемой рис. 3.13) напряжение обраткой связи снимается с резистора Де, который совместно с конденсатором Св может использоваться для коррекции спада вершины импульса. Следует отметить, что отрицательная обратная связь через резистор Й, ослабляет корректирующее действие ячейки Свйе. В схеме рис. 3.15 дополнительное напряжение обратной связи снимается с резистора )т„.
Эта схема полностью использует сопротивления постоянному току цепей эмпттера и коллектора для снижения коэффициента нестабильности й),. Цепь Сей," в этой схеме, так же как и ячейка С,фв в схеме рис. 3.14, может одновременно осуществлять коррецню спада вершины импульса. Недостатком схемы рис. 3.15 является ~о, что сопротивление )с, ввиду каличия конденсатора большой емкости Се оказывается компонентой сопротивления нагрузки каскада по переменному току.
С уменьшением й.; улучшается стабилизирующее действие схемы, но одновременно уменьшается сопротивление нагрузки каскада по переменному току, а следовательно, снижается коэффициент усиления каскада. Поэтому использование схемы рис. 3.15 не всегда может оказаться эффективным. Необходимо отметить, что отназ от конденсатора Св в схеме рис. 3.!5 распространяет действие отрицательной обратной связи по напряжению на области средних и высоких частот. Такая отрицательная обратная связь (если учесть, что она является параллельной обратной связью по напряжению), как известно, уменьшает входное сопротивление транзисторного каскада.
Для схем температурной стабилизации рабочей точки рис. 3.14 к 3.15 коэффициент нестабильности определяется выражением (3. 12) 1 ко+~~о Входное сопротивление схемы стабилизации рис. 3.15 )~» )~2 Р» + )22 (3.15) бЕк = Ео — Еко — бЕ» — 7»о Рк. Для схемы рис. 3.15 бЕк = Ео — Еко — бЕ» 24ЕрЕЗ рЕЗИСтОр Р' ПрОтЕКаЮт ТОКИ дЕЛИтЕЛя /„КОЛЛЕКтара 7»б и базы 1бо. Поэтому очевидно, что ЬЕ„должно удовлетворять нера- венствУ дЕ, (1„, +! г„)Р', 6. Находим ток делителя Вкк — Й ()к» + Ьб») к 79 На работу схемы температурной стабилизации рабочей точки, как уже отмечалось, не оказывает влияния присутствие реактивных элементов.
Это означает, что с точки зрения эффективности температурной стабилизации режима транзистора безразлично, в каком соотношении в схеме рис. 3.15 будут находиться сопротивления резисторов Р,' и Р,", если только Р, = Р,' + Р," =- сопз(. Соотношение сопротивлений резисторов Р,' и Р,", зависящее от точки подсоединения конденсатора Св, определяется только исходя из допустимого входного сопротивления схемы стабилизации рабочей точки и сопрстнвления нагрузки в цепи коллектора для переменного тока. Влияние схемы стабилизации рабочей точки на сопротивление нагрузки длч )7к )72 переменного тока можно учесть, заменив Р„на Р„= )'к+ Р2 Сравнивая формулы для коэффициента нестабильности (3.10) н (3.12), легко видеть, что для схемы с двумя цепями обратной связи выражение О, представляет сумму двух членов. Первый член — такой же, как и в (3.10),— отражает влияние цепи отрицательной обратной связи по току.
Второй член (отсутствукяций в (3.!О)) отражает влияние цепи отрицательной обратной связи по напряжению. Наличие второго члена в выражении О„как это следует из (3.12), способствует большему приближению коэффициента нестабильности к единице. Можно рекомендовать следующую возможную последовательность расчета схемы стабилизации рабочей точки в предположении, что напряжение источника питания Ек задано. Начало расчета п. 1, 2, 3 и 4 совпадает с пунктами порядка расчета схемы рис. 3.13. Приводим следующие пункты, начиная с п. 5. 5. Определяем падение напряжения ЬЕ„на резисторе Р' (т. е.
на Рв, если рассчитывается схема рис. 3.14, или на Р„, если рассчитывается схема рис, 3.15). Для схемы рис. 3.14. Если /, получилось больше 0,2 /„„то зто указывает на целесообразность увеличения /с'. В случае схемы рис. 3.15, если нельзя увеличить сопротивление резистора /г„, то следует последовательно с //„ ввести ячейку фильтра, при этом /1' = /г„ + Рв. Если /г' не задано, то его следует определить, задавшись током делителя (ориентировочно можно принять /„= 0,2 /„,), при этом ЬЕ„ /л + /ке + /бо В случае схемы рис. 3.15 сопротивление /г' не должно быть меньше сопротивления резистора /г„,определяемого прн расчете выбранной схемы каскада (см.
$4.1). 7, Определяем сопротивления резисторов делителя в цепи базы л ем+ акв ют~ = /д сп — адьо — алэ — асх йэ = /а+ /м 8. Находим сопротивление д,г д)+ Из 9. По формуле (3.12) определяем коэффициент нестабильности л/, и сравниваем с требуемым значением отношения И„/Л/„о (п. 4 расчета). Если коэффициент нестабильности й/, заметно отличается от необходимой величины, то следует, задавшись другими значениями ЬЕ, и /, (или //'), повторить расчет. После расчета следует оценить приемлемость получившихся сопротивлений резисторов делителя Я, и /хм Критерием приемлемости может служить входное сопротивление схемы стабилизации рабочей точки, а для схемы рис.
3.15 также и сопротивление нагрузки для переменного тока /г;. Важно отметить, что не всегда следует стремиться получить возможно большее входное сопротивление схемы стабилизации режима транзистора. Это относится к случаям усиления импульсов достаточно малой длительности, когда для снижения времени установления фронта импульса необходимо специально уменьшать сопротивление нагрузки в каскадах. Пример 3. 2. Рассчитать схему темперетурной стабилизации рабочей точни с комбинироианной отрицательной обратной связью по току и напряжению (см. рис. 3.15).
Исходные данные для расчета те же, что и в примере 3.1. Примем, так же как и в примере 3.1, ЛЕ, = ЗВ, Я, = 620 Ом и аэ — — 0,98. Представляет интерес определить коэффициент нестабильности /(/, для схемы рис. 3.15 и сравнить его с коэффициентом нестабильности, который обеспечивается при одинаковых исходных данных схемой рис. 3.13. Находим падение напряжения иа резисторе Йэ 7хЕ, = ń— Е„,— ДЕ, =15 — 5 — 3 =7В. 3адаваясь током делителя !в= 1,05 мй, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
