Вот выдержка из ХХ насчет примера плохого смещения в биполярном транзисторе в схеме с эмиттерным повторителем. Сами схемы "плохого" и "хорошего" смещения также поданы ниже. Вопрос заключается в следующем: на чем основаны расчеты, что если в "хорошей" схеме заменить транзистор с β = 100 на β = 200, то напряжение на эмиттере возрастет на 0,35 В. Это какие-то конструктивные особенности транзистора с β = 200, или это вытекает из самой схемы?
Цитата:
При выборе резистора Rb для этой схемы предположили, что коэффициент h221э имеет определенное значение (100), оценили величину тока базы и предположили, что падение напряжения на Re составит 7 В. Расчет схемы выполнен плохо; коэффициент h221э не следует брать за основу расчета, так как его значение может существенно изменяться. Если напряжение смещения задать с помощью делителя напряжения, как в рассмотренном выше примере, то точка покоя будет нечувствительна к изменениям коэффициента β. Например, в предыдущей схеме напряжение на эмиттере увеличится всего на 0,35 В (5%), если вместо номинальной величины h221э = 100 будем иметь величину h221э = 200.
Пример плохого смещения
Пример хорошего смещения
Вложения:
Комментарий к файлу: Хорошее смещение Screenshot_2.png [13.56 KiB]
Скачиваний: 1334
Комментарий к файлу: Плохое смещение Screenshot_1.png [8.98 KiB]
Скачиваний: 2089
Заголовок сообщения: Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!
Добавлено: Пн янв 11, 2016 11:37:21
Друг Кота
Карма: 54
Рейтинг сообщений: 643
Зарегистрирован: Вт сен 25, 2012 23:13:41 Сообщений: 4559 Откуда: г.Дзержинск Нижегородской обл.
Рейтинг сообщения:0
jdex писал(а):
Вопрос заключается в следующем: на чем основаны расчеты, что если в "хорошей" схеме заменить транзистор с β = 100 на β = 200, то напряжение на эмиттере возрастет на 0,35 В. Это какие-то конструктивные особенности транзистора с β = 200, или это вытекает из самой схемы?
Это невнимательное прочтение книги. Речь только о "плохой" схеме, для "хорошей" схемы это не актуально.
_________________ Спасение утопающих дело рук самих утопающих.
Это невнимательное прочтение книги. Речь только о "плохой" схеме, для "хорошей" схемы это не актуально.
Хм.. Не уверен. Собрал "плохую" схемку смещения в Мультисиме для двух значений коэффициентов β. Вот схемка для β = 100 Как и ожидалось напряжение на эмиттере составляет около 7 В (7.148 на картинке) . Ток через базу - около 10 мкА (9.436 на картинке), а эмиттерный ток - около 1 мА (0.953 на картинке).
Теперь схема для β = 200 Ток через базу проседает до 6 мкА (6.298 на картинке), а ток через коллектор возрастает до 1.27 мА (1.266 на картинке). Напряжение на эмиттере возрастает соответственно до 9.5 В (9.495 на картинке), что никак не может составлять 5% : 9.495/7.148 = 1.328, т.е. 32,8 %
Даже если учесть, что схема собрана в симуляторе, не думаю, что расхождение с реальной схемой будет очень большим.
Это какие-то конструктивные особенности транзистора с β = 200, или это вытекает из самой схемы?
вытекает из схемы. Качество схем не в этом. В "плохой" на полезный сигнал практически не остается никакого запаса. П "правильной" -- почти половина питания.
И то и другое. Попробуйте просчитать самим изменение напряжения на эмиттере в общем случае (без уточнения номиналов сопротивлений и коэффициента β).
Смешно прозвучит, но я вспомнил, что немного раньше выводил зависимость сопротивления в одном плече делителя от другого в таком вот эмиттерном повторителе. В этой зависимости напряжение между базой и эмиттером - заданный параметр, как и напряжение питания, сопротивление нагрузки, коэффициент β. Я немного преобразовал эту зависимость и выразил ее для напряжения на базе (напряжение на эмиттере легко можно найти из напряжения на базе). Может будет кому-то интересно. Вот собственно и зависимость:
где Uб - напряжение на базе, U - напряжение источника, R1 и R2 - сопротивления плеч делителя, Rн - сопротивление нагрузки, Uбэ - напряжение база-эмиттер. Получается гиперболическая зависимость. Для значений R1 = 130, R2 = 150, Rн = 7.5, Uбэ = 0.7 и β = 100 у меня получилось 7.79 В, а для β = 200 - 7,91 В . Разница по сути 0.12 В. Это конечно не 0.35 В как у ХХ, но все таки в грубом приближении дает более-мене представление о направлении изменения напряжения на базе и масштабе такого изменения от величины β
И то и другое. Попробуйте просчитать самим изменение напряжения на эмиттере в общем случае (без уточнения номиналов сопротивлений и коэффициента β).
Alek Lem писал(а):
важно не само напряжение на базе или на эмиттере, а его изменение.
Вы могли бы полнее раскрыть суть сказанного пожалуйста? Просто мне не совсем понятно, как изменение напряжения увязывается со смещением на базе, что вы здесь имели в виду. Смещение оно же идет по постоянному току/напряжению.
В "плохой" на полезный сигнал практически не остается никакого запаса.
Hand-Maker писал(а):
И накой она такая?
Это называется подмена понятия: сперва говорим об одном, а потом, как бы в подтверждение своих слов, о другом. Рабочая точка будет "гулять" вверх-вниз -- да, но никто не берется утверждать какой там запас и в какую сторону.
jdex писал(а):
Вы могли бы полнее раскрыть суть сказанного пожалуйста? Просто мне не совсем понятно, как изменение напряжения увязывается со смещением на базе, что вы здесь имели в виду. Смещение оно же идет по постоянному току/напряжению.
Смещение - это задание рабочей точки на выходной характеристике транзистора на постоянном токе. Для усилителя класса А это означает задать такой ток коллектора Iк, при котором Uкэ ≈ Eпит/2. В обеих схемах это возможно сделать.
Но проблема, как известно, не в выводе транзистора в рабочую точку, а в стабильности последней. Другими словами, та схема лучше, для которой изменение тока коллектора в отсутствии сигнала в меньшей степени зависит от таких факторов как: изменение коэффициента бетта Δβ и температурное изменение напряжения база-эмиттер ΔUбэ₀ в рабочей точке. Индексом 0 здесь и дальше указано, что величина измеряется в рабочей точке (точке покоя). Следовательно, необходимо написать общее выражение для тока коллектора в рабочей точке без входных сигналов как функцию только Uбэ₀ и β: Iк₀ = f(Uбэ₀, β), а потом найти изменение тока коллектора ΔIк₀ в зависимости от изменения ΔUбэ₀ и Δβ. Чем меньше будет ΔIк₀, тем лучше стабильность схемы. С точки зрения математики задача сводится к нахождению дифференциала от функции двух переменных. Решение такое:
В формуле не зря введено эквивалентное сопротивление Rб = Rб1⋅Rб2/(Rб1 + Rб2). Дело в том, что при любых изменениях токов, источник E представляет собой короткозамкнутый провод, который вводит резисторы Rб1 и Rб2 в параллельное соединение, эквивалентное Rб. Из формулы видно, что чем больше Rб, тем больше ΔIк₀: во-первых, числитель первого слагаемого с ростом Rб растет быстрее, чем знаменатель, а во-вторых, уменьшается второе отрицательное слагаемое и суммарная разность становится больше. Следовательно, рекомендуется уменьшать Rб, что автоматически означает предпочтение второй схемы перед первой.
Очень интересно, благодарю вас! А можно где-то почитать про модель, приведенную вами? В частности хотелось бы почитать про исходную функцию Iк₀ = f(Uбэ₀, β) и рассуждения при ее выводе. Спасибо.
А можно где-то почитать про модель, приведенную вами?
Все модели, используемые при расчетах - это в той или иной степени упрощенная модель Эберса-Молла.
В частности, можно выделить основные уравнения транзистора:
1) Для транзистора всегда выполняется первое правило Кирхгофа:
Iк+ Iб - Iэ = 0
2) В линейном приближении в активном режиме транзистор представляет собой усилитель тока:
Iк = β⋅Iб
в отличии от правила 1) это уравнение работает только в активном режиме. Из правил 1) и 2) и учитывая, что β >>1 сразу следует:
Iк = Iэ - Iб ≈ Iэ
3) Ток базы связан с напряжением база-эмиттер уравнением Шокли для диода:
Iб = I₀⋅[exp(Uбэ/Vt) - 1]
где Vt - тепловой потенциал; I₀ - обратный ток перехода. Последнее уравнение выполняется в работающем транзисторе практически всегда (за исключением очень больших и ничтожно малых токов), однако, в отличии от первых двух уравнений, используется куда реже.
Вот основные уравнения, описывающие работу транзистора в схемах усилителей и генераторов и не учитывающие всевозможные эффекты, связанные с эквивалентными внутренними ёмкостями транзистора, изменением тепловых потенциалов и т.д. Но в большинстве случаев эта модель помогает представить характер работы схемы и кое-что даже рассчитать. Присовокупите к ним правила Кирхгофа, управляющие работой практически любых электрических цепей, и вы сможете рассчитывать схемы самостоятельно. Для примера я, пользуясь этой моделью, посчитаю стабильность "плохой схемы".
Найдем, сперва, ток коллектора в точке покоя. По второму правилу Кирхгофа:
Iб₀⋅Rб + Uбэ + Iэ₀⋅Rэ = Eпит
Учитывая, что Iэ₀ ≈ Iк₀ = β⋅Iб₀:
Iк₀⋅(Rб/β +Rэ) + Uбэ = Eпит
Дифференцируем левую и правую части, с учетом того, что меняются только β, Uбэ и Iк₀:
ΔIк₀⋅(Rб/β +Rэ) - Iб₀⋅Rб⋅Δβ/β + ΔUбэ = 0
Отсюда:
ΔIк₀ = Iб₀⋅Rб⋅Δβ/(Rб+β⋅Rэ) - ΔUбэ⋅β/(Rб+β⋅Rэ)
Получили то же выражение, что и для "хорошей схемы" за исключением того, что там Rб+Rн, а тут просто Rб. Видимо, ошибка у авторов книжки, откуда я не проверив содрал формулу. Ибо выражения, по логике, должны совпадать. Но это не суть важно -- характер зависимости от Rб сохраняется и даже становится еще более явным: чем больше Rб, тем больше нестабильность тока коллектора.
Цитата:
В частности хотелось бы почитать про исходную функцию Iк₀ = f(Uбэ₀, β) и рассуждения при ее выводе. Спасибо.
Учебник по электронике, авторы Опадчий и Глудкин. Там, в главе 6 методы стабилизации рабочей точки усилителя с ОЭ.
Доброго времени суток Решил поднять свои знания из электроники путем тщательного прочтения этой книги. Скачал 4-е русское издание в 3-х томах 1993г. и наткнулся на формулу Uвых для RC-цепи при произвольном Uвх, которая вызвала у меня подозрения на ошибку, в последующих русских изданиях эта формула такая же. В предыдущим 3 русском издании в 2-х томах 1986г., она кажется более правильной и более совпадает с формулами в оригинальных английских изданиях(за исключением того, что t и τ в экспоненте поменяны местами). Какая из этих формул все-таки правильная а какая ошибочная? и какое русское издание, с меньшим количеством ошибок, вы бы посоветовали изучать?
Считаю что правильная формула в оригинальном английском издании. Только не знаю теперь какое лучше из русских изданий читать, чтобы в еще больших ошибках не запутатся.
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 25
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения