книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей

Г

àK uз ]

, ______________________

- g -----

= / 0

, 464*+ 0 ,2 * + 0,35* = 0,615.

Согласно

измерениям

=

0,633.

“

[ -

Каскад с параллельной ООС на постоянном и переменном токе

(рис. 7-2). И сходны едаш ш е те же,

что и

в

предыдущем

примере.

Согласно

расчетам

Л'2=5

ком\

Jia — 1

ком-,

si= 2 5

и

Р " = 5,4 (см.

табл. 10-8).

Рассчитаем величины

Ti"Q,01

и Л ,А0.ог- И з

(4-7)

при

а =

0,98

Ci

_

2 5 (7 ,5 +

3- 1 0 - М . 10»)

аЯн

Ы 0 * (3-10-* — 2 5 -2 .1 0 - 6)

”

0У*

Ci =0,98 • Ы 0 3 • 89=87,2 ком.

Тогда

на основе (4-7а)

R " о.с1 =

87,2

— 1 = 79,5

ком.

0,52

1 +

Согласно

(4-46)

при |Zr| = 0,35

ком

и ZBX0 =

0,52 ком

(50 — 5 ,4 ). 0,35-1 — (5,4— 1). (0 ,3 5 + 1 )-0 ,5 2

R” О.С2 =

( 5 ,4 — 1).(0,35 +

0,52)

=

3,27

ком.

Принято

R " 0.с2 = 3,3

ком. Тогда

Rf,oxi

= 8 2 ,8

ком.

Проверочный

расчет

по формуле

(4-6)

дает

/ к= 3

ма.

С л у ч а й

1.

Температура окружающей

среды

f= + 2 0 °C .

Оценим точность установления выбранного рабочего режима на

постоянном токе.

Согласно

(9-7) — (9-9)

As,

В а

= — BR = 0 ,3 1 ;

Ва = 24,5, и

- ^ = 0 , 2 7 6 .

'о. в

«1

Разброс тока коллектора рассчитывается по формулам

(9-11)—

(9-13). При этом принято, что Д /ко=Ю

мка.

0 ,9 8 .2 5 -МО*

щ — \ —

(82,8 +

1). 10* ~

0,708;

25

, n f ,

0 ,9 8 -7 ,5

I

= 0,7082.3 .1 0 -*

[ 2 *10

+

( 8 2 ,8 + 1)-10* J

“ 1,5;

2 5 .2 .1 0 -е

й 'ь —

0 ,7 0 8 .3 .1 0 -*

— 0,0235;

0,98-25 ( 7 ,5 +

2 5 -2 .1 0 - М - 10»)

=

0,708* .3 -10“ * ( 8 2 ,8 +

1). 10*

— 1,47;

0,98-25-7,5

=

1,03;

B'u =

0,708-3-Ю "3 (82,8 +

1)-103

0,98-25-1 ■103 725-2-10 - G-82,8 • 103 + 7 ,5

(0,98 -25 — 1)]

В 'в =

0,708*-3-10-3 (82,8 + I)3- 10°

= 0,42;

в г

1,47-82,2

= - 1 , 4 5 ;

8 2 ,8 + 1

Учитывая, что

^ 5 г|. - у ^ <

1 ,

примем qt = 2. Тогда;

при

0,565

0,859

Вб{1 =

ВэП —

t 1"к

=

1

4

=

(

0,859

)

—

1,36:

при

*К2

=

1 +

^

= 1 ,1 4 1

Вб12 =

Вэ12 =

/к

~

* ~ ( т Т 1 4 Г У

=

— ° . 765-

При симметричном

поле

допуска из (2-3) Хл

= : \ /2 = - у , тогда

[ 4 г ] I =

[ l H

/ = У

~ Т

К:1>36•0 •565)2 +

(0.765-0,565)*] =

=

0,625;

/ à r 6 \

/

Дга \

0,625-1,22

V

^ " J

= 3/ \

^

Г

------- «---------=

12,7-10-*.

àU .

3 - 1 0 - 3-0,565 -Ь 103

U„

7,5

= 0,226.

Тогда

при

ди =

2

2 - у - (0,05-0,226)2 = 1 ,1 3 . 1о-*>

1 ,1 3 .1 0 -а.1,22

= 0 ,2 3 .1 0 - :

>и С л " ) '

л

0,625

= 1 ,1 8 .

Согласно (10-15) К =

q gg

Учитывая,

что

по определению

/ ( ^ 1 , получаем:

°пр

) =

“é“ = 8 > 3 3 ' 10“ '-

В соответствии

с формулами

(2-9) и (6-39)

въ

=

10-2 K l2 ,7 3 +

0,23г + 8 ,3 3 2 =

1512 - 10 "2;

^

] 1 = 16 ,2 . ш - , 6 = 0 ,9 1 5 5 г ^

] Е.

Из

предыдущих

расчетов

В 'бэ =

0,21;

5 ,ОЬ = 0,79; В 'аЭ = 38,6 И

[ - = - 1

= 1 ,0 7 - 1 0 ~ 2. С

учетом

этого

согласно (9-130)

a J пр

L

= К ( 0 , 21 -0 ,9 1 5 )2 + (0,79-0,915)2 + (38,6-1,07-10- 2)2 =

"*х.в Je

=

0,852.

Согласно

(10-5)

Тогда из (10-6) — (10-13)

при 2 1Х. ».и = 520 ом

AZBX.9 =

520 .0

,852 =

442

ом;

'вх.макс =

520 +

221 =

741

ом;

'ВХ. мпн =

520 — 221 =

299

ом;

741-2,37

2«Х1— 0,741 + 2 ,3 7

— 565 ом>

520-2,37

=

426

ом,

Z'bX.9 0,52 +

2,37

откуда

Г _ ^ в з ^ о _ ]

_ ^

_

о 703

L 2 ',х. , . и Jv

426

-

0'703-

Учтем влияние на поле допуска входаого

сопротивления каска­

да ООС на переменном токе. Согласно

(9-89)

В

50-3,3-0,35-1

(0,35 +

0,52)

--

Л гго

Z0 Q—

К А А 12

UeOOOt

5 .4 -

4,1*

50-1 -'0,35 [0,35-0,52 + 3,3 (0,35 +

0,52)]

B " zU=

5 .4 -

4 , l 2

= 0,59;

50-1-0,35-0,52(1 + 3 ,3 )

В' Ч

=

5 ,4 -4 , l 2

= 0 ,4 3 ;

B „

5 0 -1 -0 ,3 5 -0 ,5 2 (0 ,3 5 + 1 + 3 ,3 )

n

znx

5 ,4 -4 , l 2

0,98 -1 -0,35

B

a

( i _ 0 , 9 8 ) 2-5 ,4-4,1

— 38«8*

Тогда из (9-90) при

^

+ =

^

-

=

0.2-, - f * . =

0 ,l и

f ê

- 1

= 1 .0 7 .1 0 - *

"

О.с

6*

L

а

Jnp

L P

=

V

(0,553 -0,2)2 +

(0,59 -0,2)2 +

(0 .4 3 -0 ,1)2 +

рП—

+

(0.,466-0,852)2 +

(3 8 ,8 -1,07 -10-2 )2 =

0 ,6 .

Согласно (3-24)

*

520/5,4

= 93,5 ом.

■х 0 0

Q^52~

1 +

5;4 -3,5

0 ,5 2 2

Д

.

0,52

, -2

____

o.c — ~

5 ,4 2-3,5-0,0935

^

+ 5 , 4 - 3 , б ]

= 2 ,7 7 -10~ 2;

1

f

0,52

\ -2

Bz.x =r 5,4

( 1 + 5 . 4 . 3 . 5 )

=

0,175;

„

0,52

/

0,52

' \ ~

2

BF — ~ 5,4-0,0935

y 1 +

5 ,4 -3 ,5 J

~~

° ’975'

С учетом этого из (9-62)

kZn

— K ( 0 ,175-0,852)2 -f- (0,975 -0,6)2 - f (2 ,7 7 -10- 2 -0,2)2 =

[ y n ,x ° 's

обусловленная неточностью установления выбранного рабочего

режима

на переменном

/

п

IД F "

\

токе I Вр

- р г,-

у

Учитывая, что^для рассмотренного ранее каскада

с

фиксирован­

ным смещением

ÿ ,T*9

= 0 ,5 6 5 ,

можно сделать

вывод

о том,

L ^ьх э Je

что параллельная ООС

на

переменном токе слабо влияет

на

разброс

входного сопротивления

усилительного каскада.

Согласно измерениям

TLZ."

V

~s,, "х‘ ° -

. = 0 ,5 7 .

L " ех* О.с J Е

Из (9-126)

при Ввэ =

Г Д* /э

1

50

к

= 5 0 - 1 ,0 7 - 10~2 = 0,535.

Г д* " /о с 1

1

.____________

I - J „ io с ■

= 5 ^ К 0 ,5 3

5 2 + 0 ,6 2 = 0,148.

2

| A * " /ftC У

Согласно измерениям

I —=77------- I

= 0 ,1 4 9 .

L К

/О.С

Je

На

величину коэффициента усиления по напряжению и его поле

допуска

параллельная

ООС на переменном токе, как это следует

из формулы

(3-51)

и

кривой рис. 3-8,

влияния не

оказывает.

С л у ч а й

2.

Исходные данные

те

же, что

и

в предыдущем

случае,

но

максимальная рабочая температура

/макс = + 70°С .

Оценим точность установления выбранного рабочего режима на

постоянном

токе.

Из

предыдущих

расчетов

BR

=

BR = 0 ,3 1 ;

Я = 2 4 ,5 и

= 1 ,1 3 -1 0 -2.

Тогда согласно

(9-7)

AS|

=

f 2

(0 ,3 1 -0 ,2)2 +

(2 4 ,5 -1 ,1 3 -1 0 -2)2 =

0,29.

^ -

С

учетом

этого при

7ко=30 мка

и

А /ко=60

мка

из формул

(9-13)

й (9-12)

В'я= 1,96;

Я'0=0,352;

В

=1,6;

Я 'н=1,03; В 'пп= 0,56

и B 'ro .c = — 1,93.

[ x * ] s = \ f

(1 ■96,0*29)г+ (° * 352* ж

) г+

^ *6 - 1 *13> 10 - г)г +

■ * .+ (1,03 -0,2)2- f (0 ,5 6 -0 ,2)2 +

(1,93-0,2)2 =

1,01.

Увеличение

пределов

разброса

тока

коллектора

транзистора

с ростом температуры окружающей среды от +20 до

+70 °С сравни­

тельно

невелико. Это объясняется

преобладанием

погрешности,

Согласно измерениям

= 1,2.

при

1 К1

=

1

1,01

=

0,874 Вт

= В аП =

U

э/1

при

f l

— 1 +

8

=

1 »126 Вб12 — Вэ12 —

==“

(

1,126

)

• = — °>79;

при

1 7

=

t — 4 -

1' 0 1 -

0 ’62

Вб13 = в 913 =

=

_

(

0,62

)

==~

2 ,6 ’

при

и

1 +

8

' * >01 — 1,38

Вбц — Вэ14 —

=

— 0,53г.

При симметричном поле допуска и одинаковой протяженности ли­

нейных участков аппроксимируемой

зависимости Х л = Х /2 = Х/3 =

откуда

при нормальном законе распределения

= 2 8 - 1 0 - 2 .6 = 1 ,6 8 .

Из предыдущих

расчетов

5 'вв = 0,21;

В 'ав = 0,79;

В 'аэ = 38,6

£ - = —j

= 1 ,1 3 - Ю - 2.

С учетом

этого из (9-130)

[ Т Т Г ] 2 = ^ (°> 21 • 1 <63)2 +

(0,79-1,68)2 + (38,6. ! ( 13. 10_ г)г==

=

1,44.

Учтем

шунтирующее действие резистора

Я ш = 2,37

ком.

Согласно

(10-6)— (10-13)

iAZqx.3—520* 1,44=749 ом,

Züx.макс =520 + 374,5 = 894,5

ом;

-2пх.мин=520—374,5 = 145,5

ом;

9

894,5-2,37

“"

0,895 +

2,37

— 650 ом>

^»х2— n

145,5-2,37

I"5'

ОМ.

1/le i

о от =

0,146 +

2,37

При

Z'ix.e = 426 ом и Д 2 '.х.в = 650 — 137 = 513

ом

513

426 =

1,2.

Учтем теперь влияние на поле допуска

ООС

на переменном

токе.

Согласно предыдущему расчету B " z

=

— 0,587;

B " z

= 0 ,6 2 ;

В " z = 0 ,1 3 6 ;

B,rz

=

— 0,486;

В "

= 3 8 ,8 .

С учетом

этого

из

т

вх

а

(9-90)

1 AF"

=

1^(0,587 -0,2)2+ (0 ,6 2 -0 ,2 )2 + (0,136 -0,1)2+

“*

|

F "

+

(0,486 -1,2)2 +

(38,8-1,13 -10-2)2 __ о,78

Из

предыдущих

расчетов

Bz

=0,175;

Bz„

= —2,77 • 10-2;

=

= —0,975 и

IZbx.o.c 1-93,5

ом. Тогда из (9-62)

°’С

1

___________________________

% " n x ''o t J =

^ ( ° ’175

1,44^2

( ° i975,0<75)2 + (2,77-10-2-0,2)2

=

= 0,78.

Согласно измерениям

AZ" ■х. О.с

г

0,82.

7/f

=

[ "

вх. о.с ] Е

[

Л/э

Тогда из формул (9-58) и (9-59)

получим:

А *"/о.с

0,78г = 0,179.

Л "/о.с

К 0 ,5 7 2 +

А *"/о.с

1

0,2.

Согласно измерениям

=

* "/о .с

J

л е к т о р н ы х т о к о в т р а н з и ­

0,6

с т о р о в

М П 1 3 Б

в к а с к а ­

—/7С Pi

д а х с п о с л е д о в а т е л ь н о й и

VtJ

и

п а р а л л е л ь н о й О О С , и з о ­

V ! 1

б р а ж е н н ы е

.на

р и с .

10-2.

’

fo j

Д а н н ы е к р и в ы е у к а з ы в а ­

/

ч

7

П2

№

ч

ю т т а к ж е н а н а л и ч и е с у ­

f

ns

\ 'V

4 N

/

V

щ е с т в е н н о й

з а в и с и м о с т и

7

V

\

^кмакс \

\

п о л е й

д о п у с к о в к о л л е к ­

0,8 *

0,9

!,0

/,/

(,2

а

т о р н ы х т о к о в т р а н з и с т о р а

Рис. 10-2. Распределение относи­

и п а р а м е т р о в

у с и л и т е л я

о т с т а б и л ь н о с т и в ы б р а н ­

тельных

погрешностей

коллектор­

ных токов

партии

транзисторов

н о го р а б о ч е г о р е ж и м а н а

МП13Б.

п о с т о я н н о м

то к е .

и з о ­

/ — в каскаде с последовательной

ООС

Н а

р и с .

10-3— 10-5

на постоянном токе (s2- 3,2) прн тем­

б р а ж е н ы д и а г р а м м ы

п о ­

пературе

4*20 °С;

2 — то

же при темпе­

ратуре

4-70*0:

3 — в каскаде

с парал­

г р е ш н о с т е й

п а р а м е т р о в

лельной ООС

на

постоянном

н

пере­

менном токе (si=i25 и ^"«5,4)

прн тем­

у с и л и т е л ь н ы х

к а с к а д о в

пературе

4-20 °С.

Числовое значение

разброса параметра

Среднее квадратическое

f,b+2Ü °С

^=+70 вС

отклонение

рассчитан­

измерен-. рассчитан­

измеренное

ное

ное

ное

Каскад с фиксированным смещением

Ч

т г ) - №

8,2

8,75

—

—

Ч

£ : > №

13

10

—

—

( ЬКиэ \

16,16

13,3

—

—

Каскад с последовательной

ООС

Ч

Ч

1 ,47

—

1,48

—

л о г

Ч

£

)

*

5,25

4,7

6.1

5,56

д а

Ч

В

Д

6,0

6,5

7,73

7,75

-

8,83

10

10,25

10,6

Ч

^

У

№

Каскад с параллельной

ООС

■

« ( $

4,6

—

4 .9

—

) • ' 102

Ч

т

)

-

9 .4

8,17

16,8

20

Ч

Я

-

10,0

—

12,5

—

102

(

Л2"вх.ос \

10,0

9.5

13

13,6

Ч

z v

«

)

° £ (

*"/о.с

’)

2,46

2,49

2,93

3,33

Ш2