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

Выбор сопротивления в цепи стока. 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 UchUJ., где Un - напряжение источника питания, то даже при больших амплитудах стокового напряжения, не превышающих f/mc=0,5f7„-f/gir отс 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 - исток Пси и выбранном токе стока в рабочей точке ic сумма сопротивления в цепи стока и истока Rc + Ru= iUn-UcH)/ic.

При UcH=Unl2 сумма Rc+Ru=Un/2ic. Коэффициент усиления в области средних частот Kcp = -SRc, где Rc =Рс]]Гс]]Ян (здесь Rc - сопротивление, непосредственно включаемое в стоковую цепь,- называют стоковым сопротивлением; rc=l/g22u - внутреннее выходное сопротивление транзистора в схеме с общим истоком; Rh - 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:

I Кср \ ~ \ \ Rc,

где RcRcWrc; rc = rc\\R„.

Согласно (6.7) крутизна в рабочей точке

21с,

151 =

2 изи

Озис

Можно выразить 151 через ток в рабочей точке. Согласно (6.3)

ic = /с ноч ( 1 - Изя/UsHoTcY,

откуда

(1 - изи/изи отс) =yjc/y/c нач.

Подставляя это в выражение для крутизны, получаем

Sl = (2-l c пач/изи огс)Уic.

Произведение

" VsMoTc Un+2{r-Ru)ia



Максимум этого произведения обеспечивает максимальное усиление. Обычно можно пренебречь 2Ruic по сравнению с f/„ в числителе, так как падение постоянного напряжения на истоковом сопротивлении нельзя допускать большим. Усиление максимально при

(6.31)

Следует подчеркнуть весьма условную оптимальность выражений (6.30) и (6.31). Эта условность заключается в компромиссном выборе ucH=Unl2 для предотвращения захода в линейную область.

Пример. Задано: f/n=20 В; =Гс = 70 кОм; /?и = б,8 кОм. Находим:

(с„р,. = 20/2(70-6,8) =0,16 мА;

Rc+Ru = Unl2ic = 20l2-0,\Q=m кОм; Rc = 62-6,8 = 55,2 кОм.

Найденное значение Rc позволяет получить максимальное усиление иа средних частотах, но это значение может оказаться слишком большим для хорошей передачи верхних частот. Поэтому максимальное значение стокового сопротивления определяется верхней частотой усилителя.

Из выражений (6.18) и (6.19) получаем

R[=\l2nteC,ux.

(6.32)

Пример. Пусть fe=30 кГц; С,«х=200 пФ.

В этом случае согласно (6.32) R =27 кОм. Полагая, что Гс=70 кОм, берем i?c=43 кОм.

Пока полагаем Ru равным 6,8 кОм. - Если f/n=20 В, то tc = in/2(i?c-fi?u)=20/2(43-f6,8)«0,2 мА. Это значение стокового тока отличается от «оптимального», найденного в предыдущем примере: из частотных соображений Rc меньше «оптимального».

Выбор смещения. Согласно (6.3) ток стока

ic = Ic нач{У - изи1 UsH ore)•

Отсюда находим, что при заданном токе стока 1с исходное смещение

изи=изи orcii-1/id 1с нач). (6.33)

Такое смещение можно получить, включив в цепь истока сопротивление Ru = U3jilic. Однако учитывая нестабильность параметров транзистора, следует стабилизировать ток транзистора способом, описанным в предыдущем параграфе.

Прежде всего следует выбрать транзистор. Рабочая точка более стабильна при меньшем разбросе параметров транзистора. Например, транзистор КПШЗИ имеет следующий разброс параметров: /с «04=0,8-1,8 мА; 5 = 0,8-2,6 мА/В; f/3Horc=0,8-3 В, а транзистор КПЮЗЖ имеет: /снач=0,5-3 мА; 5=0,5-; 2,8 мА/В; С/зи отс = 0,5-2,2 В. У второго транзистора разброс параметров зна-. чительно больше, поэтому предпочесть следует первый транзистор. Но для того чтобы проиллюстрировать возможности схемы стабилизации, выберем транзи-J стор КПЮЗЖ, имеющий бо,пьший разброс параметров.



Необходимый ток стока в рабочей точке определен ранее: гс=0,2 мА. Задаемся минимальным и максимальным значениями тока стока: ic min=0,15 мА и (стах=0,30 мА. Подставляя эти значения тока стока, а также указанные выше значения параметров транзистора КПЮЗЖ в выражение (6.28), получаем

J?„= [2,2(I-y0,3/3)-0,5(l-]0,I5/0,5)]/0,3-0,15 = 8,5 кОм.

Берем ближайшее значение сопротивления по шкале номинальных величин сопротивлений /?и = 8,2 кОм. Найденная величина оказалась несколько больше предполагавшейся ранее i?u=6,8 кОм.

Подставляя выбранное значение ru в (6.29), имеем

I £« 1=0,3-8,2-2,2 (1-]0,3/3)«1 В.

Данное смеш,енне получается с помощью делителя rir. При /?2=0,22 МОм следует взять i?i=4,3 МОм.

Определение коэффициента усиления. Коэф()ициент передачи

усилителя в области средних частот Кср= ~SRc, Найдем значение крутизны характеристики полевого транзистора в рабочей точке. Для этого из (6.33) находим максимальное и минимальное значения смещения в рабочей точке:

I Цзи mln \ = \ UsH отс mm I (1 ~ УС тщ/С нач mln) ~

= 0,5(1-УО, 15/0,5) =0,225 В;

Мзятах] = I Узи ого max] (1 - У1стах с нач max) =

= 2,2(1-уо;з/3) = 1,5 В. Подставляя эти значения в выражение (6.7), получаем:

нач min / j Ugn min \ 2-0,5 Л 0,225 \ 1 1 mA

" " 0,5 I 0,5 j В

•зи отс min

зи ото min /

2/с нач max / 1 Изи шах \ 2 • 3

нач max / j

изи отс щах \ изи отс max/ -6,-

1,5 \

2,2/

=о,е

мА В

Следовательно, коэффициент передачи напряжения может изменяться от /C,p, = S,i? = 1,1.27 = 30 до \Kcp2\ = \S2\Rc = = 0,88-27 = 24.

Примечание. Выбор рабочей точки и определение сопротивления нагрузки выполнены в предположении, что рассчитываемый каскад резисторного усиления работает на высокоомную нагрузку, например другой каскад на полевом 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 rc, не превышающее нескольких килоом, и работать при смещении изи, близком к нулю, чтобы обеспечить достаточное усиление за счет увеличения крутизны транзистора. Конечно, и в этом случае следует принять меры по стабилизации рабочей точки н предотвращению возможности захода в линейную область стоковых характеристик.

Определение емкости конденсатора, шунтирующего истоковое Ьопротивление. Необходимую емкость конденсатора, шунтирующего истоковое сопротивление, можно определить из следующих



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



0.0013