Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [51] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

Ниже выводятся выражения, позволяющие определить Ru, и R2 по заданным току стока ic в рабочей точке и параметре

транзистора с учетом их разброса: /сначтах, 1сначтт, зи 0ТС1 и f/зй" ore mill-

Обозначим через Есм напряжение затвор - земля, создаваемс! делителем R1R2. Тогда напряжение затвор - исток

Изи = Есм - icRu,

(б.2ё

за положительное направление тока принято направление, сос ветствующее втеканию стокового тока в сток. Это условно положи тельное направление совпадает с реальным направлением сток! вого тока для транзистора с каналом «-типа.

Выражение (6.3) для транзистора с каналом /г-типа можь записать следующим образом:

ic = Ic нач(1+изи1\ Ози отс\)-

Очевидно, что Ызи для канала типа п должно быть отрицг тельным, и поэтому ic всегда меньше /с «ач-

Подставляя (6.26) в последнее выражение, получаем

ic = 1спач[1 + {Есм-icRu)/\U3H огс\У. (6.27

Извлекая квадратный корень из обеих частей данного равенст ва, переписываем его в следующем виде:

( j 1311 отс ) (1 -ytc c нач) = -EcM + icRu-

Подставляя максимальные значения Uanorcmax и 1сначта получаем

(1 зи отс max ) (1 - Ус тахДсиач max) = - Есм + tc maxRu,

где Jcmax - максимально допустимое значение стокового тока. Аналогично для минимальных параметров транзисторе

VsHorcmXa, 1сначтт И МИНИМаЛЬНОГО ДОПУСТИМОГО ТОКа СТОКЗ В рЗ

бочей точке имеем

ЦУзи отс mm I ) (1 -"Ус тт.! 1с нач min) = - Есм minRu-

Решая получившуюся систему из двух уравнений относителй но Ru, получаем

Ru =

(I Цзи отс тах ) (1-швхх/С пач max) mas t-c min

( 1 ЗИ отс min 1 ) (1 -mini I с нач mm) ic max ic mm

Зная Ru, определяем

I EcM 1 = ic rasoRu - i \ UsH ore max I )

be max

(6.281 (6.29)1

нач max /



Для определения Ru и Ем необходимо выбирать ток стока в рабочей точке ic и его допустимые отклонения tcmax и tcmto так,

чтобы tcmax бЫЛО ВССГДа МСНЬШС Icuaumm-

При почти всегда имеющем место большом разбросе параметров транзистора 1снач и изиотс (примерно в 3-6 раз) не следует требовать очень высокой стабильности рабочей точки. Разумным компромиссом, например, является отклонение ic на -t-33% от среднего значения, что соответствует JcmaxAcmm-2. Более жесткие требования при больших разбросах параметров приводят к излишне большому значению Ru, на котором падает значительная часть напряжения источника питания.

Если же необходима большая стабильность рабочей точки, то ее можно повысить подключением верхнего конца резистора Rx к стоку транзистора, уменьшив сопротивление Rx так, чтобы Ясл» осталось прежним. При этом для устрйнения обратной связи по переменному току резистор Ri разбивают на два, а средндою 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 них выше, чем у транзисторов с управляющим р-п переходом.

Коэффициент шума одного из самых распространенных полевых транзисторов КПЮЗ /(щ=1,5-3. Особенно важно, чтобы первый каскад усиления имел малый коэффициент шума, так как общий коэффициент шума всего усилителя в основном определяется коэффициентом шума первого каскада.

Важным параметром транзистора, определяющим его коэффициент усиления, является крутизна характеристики. Произведение крутизны на сопротивление, включенное в стоковую цепь, дает коэффициент усиления. Для транзисторов с управляющим переходом в справочниках приводится крутизна при УзиО и UcH=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 крутизны. Например, полевые транзисторы типа КП103Л с управляющим р-п переходом, имеющие крутизну 5=1,8-3,8 мА/В, предпочтительнее транзисторов КП103М с крутизной 5=1,3-4,4 мА/В.

1-57



транзистор следует выбирать также по входной, выходной и проходной емкостям. Например, транзисторы серии КПЮЗ имеют максимальные значения Сз„ = 20 пФ и Сзс = 8 пФ.

Выбор Rs и Сз. Для лучшей передачи нижних частот желательно брать сопротивление RaRxWRi 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 R меньше, чем 1-2 МОм.

Однако фактором, не позволяющим увеличивать Rs, является ток утечки затвора. Он очень мал при комнатной температуре, например 20 нА, но увеличивается, например, у транзисторов типа КПЮЗ при температуре Г=-1-85°С до 2 мкА. Увеличение тока утечки приводит к значительному увеличению дополнительного смещения на р-п переходе за счет этого тока. Например, при токе 2 мкА и 3=1 МОм дополнительное смещение составит 2 В, что недопустимо, так как сравнимо с напряжением отсечки.

Выбрав Rs, сравнивают его со значением реактивного сопротивления переходного конденсатора Сз на нижней частоте. Например, при /и = 20 Гц и i?3 = 0,22 МОм можно взять Сз = 0,05 мкФ {Хсз~Ь,Ш МОм). При этом обеспечивается передача сигналов с частотой, равной нижней граничной частоте f„ с ослаблением меньше чем в У2 раз.

Следует отметить, что в резисторных усилителях не всегда необходима хорошая передача нижних частот по следующим причинам:

а) нижние частоты плохо фильтруются в развязывающих цепях питания, поэтому через них может возникнуть обратная связь и усилитель может возбудиться;

б) в усилителе звуковых частот со звукоснимателем на входе и 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 Сз 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 или заземляя его корпус, но при этом увеличивается емкость затвор - земля, что приводит к ослаблению усиления в области верхних частот;

г) при большой постоянной времени C3R3 большая импульсная помеха может на длительное время запереть транзистор. В самом деле, емкость С заряжается импульсом напряжения помехи через малое сопротивление промежутка затвор - исток. По окончании кратковременного положительного импульса напряжение на емкости Сз долго держит транзистор запертым вследствие медленного разряда емкости через большое сопротивление R3.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [51] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0018