Схемотехника аналоговых электронных устройств
Шрифт:
где N — число цепей формирующих АЧХ в области НЧ.
Рассмотрим влияние Cр2 на АЧХ каскада. Проведя анализ согласно методике раздела 2.4, получим выражение для коэффициента передачи в области НЧ:
Kн = K0/(1 + 1/jωτн),
где τн — постоянная времени разделительной цепи в области НЧ.
Постоянная времени разделительных цепей в общем случае может быть
τн = Cр(RЛ + RП),
где RЛ — эквивалентное сопротивление, стоящее слева от Cр (обычно это выходное сопротивление предыдущего каскада или внутреннее сопротивление источника сигнала), RП — эквивалентное сопротивление, стоящее справа от Cр (обычно это входное сопротивление следующего каскада или сопротивление нагрузки).
Для рассматриваемой цепи постоянная времени равна:
τн2 = Cр2(Rк + Rн).
Выражения для относительного коэффициента передачи и коэффициента частотных искажений в области НЧ таковы:
φн = –arctg ωτн,
Mн = 1/Yвн
и в комментариях не нуждаются. По этим выражениям оценивается влияние конкретной цепи на АЧХ и ФЧХ каскада в области НЧ.
Связь между коэффициентом частотных искажений и нижней граничной частотой выражается формулой
Аналогичным образом учитывается влияние других разделительных и блокировочных цепей, только для блокировочной эмиттерной цепи постоянная времени приблизительно оценивается величиной τнэ≈Cэ/S0 т.к. сопротивление БТ со стороны эмиттера приблизительно равно 1/S0 (см. подраздел 2.4.1), а влиянием Rэ в большинстве случаев можно пренебречь, т.к. обычно 1/S0<<Rэ.
Результирующую АЧХ и ФЧХ каскада в области НЧ можно построить, используя уже упоминавшийся принцип суперпозиции.
В n-каскадном усилителе с одинаковыми каскадами наблюдается эффект сужения полосы рабочих частот, который в области НЧ можно скомпенсировать уменьшением нижней граничной частоты каскадов до
2.6. Термостабилизация режима каскада на биполярном транзисторе
Параметры БТ в значительной мере подвержены влиянию внешних факторов (температуры, радиации и др.). В то же время, одним из основных параметров усилительного каскада является его стабильность. Прежде всего, важно, чтобы в усилителе обеспечивался стабильный режим покоя.
Проанализируем вопрос влияния температуры на стабильность режима покоя БТ, конкретно — Iк0.
Существуют
Рисунок 2.16. Тепловая модель БТ
Для анализа реальный транзистор можно представить в виде идеального, у которого параметры не зависят от температуры, а температурную зависимость смоделировать включением внешних источников напряжения и тока (рисунок 2.16).
Рассмотрим влияние этих факторов на приращение тока коллектора ΔIк0. Начнем с влияния изменения Uбэ0, вызванного тепловым смещением проходных характеристик Iк=f(Uбэ), обозначив при этом приращение тока коллектора как ΔIк01:
ΔIк01 = S0·ΔUбТ ,
где ΔUбТ — приращение напряжения Uбэ0, равное:
ΔUбТ = |εT|·ΔТ,
где εT — температурный коэффициент напряжения (ТКН),
εT ≈ –3мВ/град., ΔТ — разность между температурой коллекторного перехода перехода Tпер и справочным значением этой температуры Tспр (обычно 25°C):
ΔТ = Tпер – Tспр,
Tпер = Tсред + PкRT,
где Pк и RT соответственно, мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе в статическом режиме, и тепловое сопротивление “переход-среда”:
Pк = Iк0·Uк0,
Ориентировочное значение теплового сопротивления зависит от конструкции корпуса транзистора и обычно для транзисторов малой и средней мощности лежит в следующих пределах:
RT = (0,1…0,5) град./мВт.
Меньшее тепловое сопротивление имеют керамические и металлические корпуса, большее — пластмассовые.
Отметим, что ΔIк01 берется положительным, хотя εT имеет знак минус, это поясняется на рисунке 2.17.