Схемотехническое проектирование усилителя импульсных сигналов (структура усилителя - OК-ОЭ-ОБ, Еп+ 9 В, Еп- 5 В), страница 4

7. Анализ воздействия дестабилизирующих факторов

на работу каскада на постоянном токе(5 этап).

Анализ воздействия дестабилизирующих факторов на положение

ИРТ в каскадах проведём с помощью эквивалентной схемы каскада.

7.1. Определим исходные значения нестабильностей DU_бэ и Db входящих

в эквивалентную схему:

 а) Dt°C=(t_max- t_ном )°C=(85-20) °C=65°C;

     DU_бэ=DU_бэt+DU_бэT;

     DU_бэT = 30 мВ из п.2;     DU_бэt=2,1×10^-3 ×Dt°C=136,5 мВ;

     DU_бэ=(30+136,5)×10^-3 =166,5 мВ;

 б) b= h_21э = 100;

     Db=Db_t+Db_T;

     Db_T=15 из п.2;    Db_t=0,005×b×Dt°C=32,5;

     Db=Db_t+Db_T=15+32,5=62,5;

7.2. Вычислим для каждого каскада собственные нестабильности DI_к01,

     DI_к02, DI_к03 коллекторных токов I_к01, I_к02, I_к03 :

  а) 1-й каскад (ОК).

      Этот каскад и следующий не связанны эмиттерами Þ для расчёта DI_к01

      используем следующую формулу:

      DI_к01=[DU_бэ×g₂₁+Db×I_бо1(1+ g₁₁×R_б1)]/(1+ g₂₁×R_э1+ g₁₁×R_б1)

      где R_б1 – сопротивление внешней цепи, подключённой к базовому  

      выводу транзистора VT1;  R_э1 – сопротивление внешней цепи,

      подключённой к эмиттерному выводу транзистора VT1;

Из схемы синтезированной на 2 этапе R_б1= R₁ïïR₂; Þ

      R_б1=(R₁×R₂)/( R₁+R₂);

      R_э1= R_э01ïï R_вхОЭf ; R_вхОЭf=1/g_вхОЭf=(1+g₂₁× R_э2)/g₁₁(из табл.3)

      R_э2= R_э02=0,5 кОм (из п.6) т.е. R_э1= (R_э01×R_вхОЭf)/ (R_э01+R_вхОЭf)

Расчёт g – параметров для каскада ОЭ :

      g₁₁ – входная проводимость транзистора

      g₂₁ – крутизна транзистора S,

      g₂₂ – выходная проводимость транзистора

      g₁₁= g₂₁/ h_21э;  g₂₁= I_к02/mU_Т;  m=1+ r_б I_к02/0,026 h_21э; U_Т=0,026 В;

      m₁=1,023 Þ g₂₁= 0,075 См Þ g₁₁=7,5×10^-4 См ;  

      g₂₂» I_к02/| U_er|=2×10^-3/150=13,3×10^-6 См

      для вычисления DI_к01 осталось рассчитать:

1.  I_б01 »I_к01 / h_21э=2×10^-3/100=20 мкА;

2.  R_б1=(R₁×R₂)/( R₁+R₂)=(23,2×4,8)×10⁶/(23,2+4,8)×10³=3,98 кОм;

3.  R_вхОЭf=1/g_вхОЭf=(1+g₂₁× R_э2)/g₁₁=(1+0,075×500)/7,5×10^-4=

=51,33 кОм;                                                                                               

4.  R_э1= (R_э01×R_вхОЭf)/ (R_э01+R_вхОЭf)=850×5,133×10⁴/(850+5,133×10⁴)=

=836,15 Ом;

      Т.о. DI_к01=[DU_бэ×g₂₁+Db×I_бо1(1+ g₁₁× R_б1)]/(1+ g₂₁× R_э1+ g₁₁× R_б1)=

       =0,26 мА;

 б) Расчет нестабильности DI_к0 каскодного соединения (ОЭ-ОБ) 

      производим только с учетом нестабильности DI_к02 каскада ОЭ,

      считая, что каскад ОБ не вносит существенных изменений в общую

      нестабильность усилителя.

      Т.е. DI_к02=[DU_бэ×g₂₁+Db×I_бо2(1+ g₁₁× R_б2)]/(1+ g₂₁× R_э2+ g₁₁× R_б2),

      где R_б2 – сопротивление внешней цепи, подключённой к базовому 

      выводу транзистора VT2;  R_э2 – сопротивление внешней цепи,

      подключённой к эмиттерному выводу транзистора VT2 оно равно

      сопротивлению резистора включённого в эмиттерную цепь VT2,

      т.к. больше к этому эмиттерному выводу ничего не подключено,

      т.е. R_э2=500 Ом;

      Т.к.I_к01= I_к02=2 мА,то g₁₁ ,g₂₁,g₂₂ ,I_бо1 и I_бо2  для 1-го и 2-го каскадов совпадают;

      Т.о. осталось вычислить R_б2:

      R_б2= R_э01ïï R_выхОК; 

R_выхОК=(1+ g₁₁ ×R_с)/ g₂₁= R_вхОБf=(1+ g₁₁ ×R_б1)/ g₂₁=(1+7,5×10^-4×3980)/0.075=53,13Ом,

      R_б2= R_э01×R_выхОК/( R_э01+R_выхОК)=850×53,13/(850+53,13)=50 Ом;

      Т.о. DI_к02=[DU_бэ×g₂₁+Db×I_бо2(1+ g₁₁× R_б2)]/(1+ g₂₁× R_э2+ g₁₁× R_б2)=0,36 мА;

7.3.   Определение искомого значения DI_к3S - общее отклонение тока

          DI_к03 от прогнозируемого значения.

DI_к3S возникает в результате того, что в многокаскадных схемах с непосредственным их соединением наибольший уровень нестабильности

ИРТ наблюдается в оконечном каскаде, т.к. в этом каскаде помимо собствен-

ной внутрикаскадной нестабильности, действуют и нестабильности ему предшествующих каскадов.

В результате:  DI_к3S =DI_к3 +DI_к3.2 +DI_к3.1           

Рассмотрим  3-й каскад (ОБ), т.к. мы считаем, что каскад ОБ не вносит

существенных изменений в общую нестабильность усилителя, то DI_к3=0;

Т.о.DI_к3S =DI_к3.2 +DI_к3.1 , где  DI_к3.2 ,DI_к3.1 – изменения тока I_к03 в 3-м каскаде,

возникающее вследствие нестабильности 2-го и 1-го каскадов.

DI_к3.2=DI_к02×R_н2×К₃/ R_н3;

DI_к3.1=DI_к01× R_н1×К₂×К₃/ R_н3;

R_н1, R_н2, R_н3 – полное сопротивление нагрузки соответственно в 1-ом, 2-ом и

3-м каскадах;