Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.

[B@R5uk]

Дошёл потихоньку до ОУ... И застрял на источнике тока Хауленда. Не могли бы вы помочь с въезжанием в принцип его работы?

А не могли бы вы сразу сюда и картинку привести?

[StaS-13]

Да, конечно. Сейчас нарисую.

[B@R5uk]

Забавная схема. Можно взять и честно рассчитать токи, текущие по всем цепям. Знаете, как это делается?

[Kh_Shad]

Коты, помогите разобраться в одной теме. В книге, раздел 2.15 - Двухтактные выходные усилители, представлен усилитель громкоговорителя, я уже голову сломал пытаясь понять как он работает. Мне кажется я не понимаю что авторы имели ввиду под следующим: "Если в эмиттерном повторители используется транзистор npn-типа, то ток не может втекать в схему, а если pnp-типа, то ток не может вытекать". Меня это момент смущает. И еще в цепи эмиттера транзистора pnp-типа есть источник тока, но ведь он представляет собой - бесконечное сопротивление, тогда получается, что эмиттере должно быть напряжение равное напряжению на базе минус переход база-эмиттер, верно ли я думаю?

[StaS-13]

Да, знаю. Но что-то уєменя ерунда получалась
Попробую ещё раз и аккуратнее, хех.

[Alek Lem]

"Если в эмиттерном повторители используется транзистор npn-типа, то ток не может втекать в схему, а если pnp-типа, то ток не может вытекать". Меня это момент смущает.

Сложно сказать, что имеет ввиду автор, когда в стиле беллетристики описывает устройство ракеты. Возможно, имеется ввиду режим, когда транзистор имеет малое начальное напряжение смещения на базе или его вовсе не имеет. И тогда сигнал определенной полярности, поданный на базу транзистора (в зависимости от того, pnp это или npn транзистор) будет запирать последний.

И еще в цепи эмиттера транзистора pnp-типа есть источник тока, но ведь он представляет собой - бесконечное сопротивление

Да.

тогда получается, что эмиттере должно быть напряжение равное напряжению на базе минус переход база-эмиттер

Без "тогда". Если даже ваш транзистор сгорит, хоть Солнце взорвется, но напряжение на эмиттере будет равно напряжению на базе минус переход база-эмиттер - это свойство аддитивности потенциала.

[Kh_Shad]

Ага, ясно. Тогда еще вопрос. Если мы поставим источник тока (предположим ток 10 мА) в коллектор транзистора npn-типа, на базу подадим постоянны сигнал. Iэ = Iк + Iб. Допустим ток Iэ без источника в коллекторе равен 20 мА, а ток базы 0,02 (h = 100), значит Iэ = Iк + Iб = 20,2 мА. Если с источником тока в коллекторе, тогда Iэ = 10 + 0,02 = 10,2 или Iэ = 10 + 10,2?

[Alek Lem]

Допустим ток Iэ без источника в коллекторе равен 20 мА, а ток базы 0,02 (h = 100)

Только не 0,02, а 0,2.

тогда Iэ = 10 + 0,02 = 10,2 или Iэ = 10 + 10,2?

Первый вариант.

Рассуждаем так. Если в первом опыте Iб = 20 мА, то учитывая, что входная ВАХ транзистора слабо зависит от напряжения на коллекторе, мы предполагаем, что и во втором опыте при том же напряжении Uбэ ток базы будет тем же: Iб = 0,2 мА.
Ток коллектора в первом опыте был Iк = h⋅Iб = 20 мА, что означает, что транзистор был в том режиме, в котором работает формула Iк = h⋅Iб. То есть, в активном режиме. Больше ничего мы из первого опыта вынести не можем.

Переходим к опыту №2. В нём ток коллектора определен и равен Iк = 10 мА. Теперь никакие силы во Вселенной не могут изменить этот ток, увы. Ток эмиттер всегда будет равен сумме токов базы и коллектора: Iэ = Iк + Iб = 10 + 0,2 = 10,2 мА.

Кстати, отношение Iк/Iб = 50, что меньше коэффициента передачи h21.

Это объясняется тем, что напряжение коллекторе-эмиттер транзистора уменьшилось до значения, близкого к 0 и транзистор вышел из активного режима и находится в режиме, близком к режиму отсечки.

[Kh_Shad]

Понятно! Не знаю, как поставить Вам +. Я спрашивал про источник тока в коллекторе из-за одной схемы в книге "Искусство схемотехники", где для усилителя в коллекторную цепь вводится источник тока. Не могли бы Вы объяснить мне как он будет себя вести.

[Alek Lem]

Понятно! Не знаю, как поставить Вам +.

И я не знаю. Не заморачивайтесь.

Не могли бы Вы объяснить мне как он будет себя вести.

Если вы заметили, то к переходу база- эмиттер транзистора T4 не приложено фиксированное напряжение, то есть, ток базы не задан.

Честно, я не анализировал работу транзистора T4, но совершенно очевидно, что T4 здесь служит эквивалентом нелинейного двухполюсника типа диода только с улучшенными характеристиками (например, с температурной стабилизацией).

Дело в том, что для нормальной работы выходного каскада необходимо, чтобы оба транзистора были приоткрыты, а это достигается только тогда, когда между их базами приложено некоторое постоянное напряжение, обычно около 2 В. Тогда выходной каскад получается очень линейным. Лучше всего это показать через совмещенную входную ВАХ.
Конечно, в идеале туда надо бы поставить источник ЭДС (1,5...2 В), но источник в схеме один. Следующая мысль - поставить стабилитрон! Но вот беда - стабилитрон на заданное напряжение малой величины найти трудно или нельзя. А можно поставить диод в прямом смещении и задать ему определенный ток. Тогда при небольших изменениях входного напряжения, напряжение на диоде будет более-менее стабильным. Вот транзистор в этой схеме играет роль этого диода, потому что с транзистором улучшается, кажется, температурная стабильность ВАХ.

[Kh_Shad]

Разобрался. А какую роль играет источник тока построенный на транзисторе T4? Ведь под его воздействием и в отсутствии коллекторно резистора (да и при его присутствии вроде бы тоже), напряжение коллектора не будет меняться при изменении сигнала на базе?

[Alek Lem]

Разобрался. А какую роль играет источник тока построенный на транзисторе T4?

Нет, вы не разобрались. Я ведь сказал ,что на Т4 построен не источник тока, а стабилизатор напряжения. Источник тока построен на Т5. Тогда напряжение на Т1 будет меняться, будет менять и напряжение на Т5, а на Т4 напряжение меняться почти не будет (если всё сделать правильно).

[Kh_Shad]

Я тут опечатку сделал. Вместо Т5 написал Т4. Не могли бы вы пояснить, почему напряжение на коллекторе будет меняться?

[Alek Lem]

Я тут опечатку сделал. Вместо Т5 написал Т4. Не могли бы вы пояснить, почему напряжение на коллекторе будет меняться?

А почему оно не может меняться? Наоборот, оно будет меняться, причем больше, чем меняется при источнике ЭДС. Ведь при источнике ЭДС нагрузочная прямая проходит под углом, тангенс которого равен проводимости резистора в цепи коллектора. Если резистор закорочен, то проводимость бесконечная и нагрузочная прямая представляет собой вертикальную линию Uкэ = Eпит.
Если проводимость цепи коллектора равна нулю, как это имеет место с источником тока, то нагрузочная прямая представляет собой горизонтальную линию Iк = J, где J - ток источника тока. Следовательно, при при изменении базового тока ток коллектора будет меняться теоретически бесконечно быстро, то есть, у транзистора будет (теоретически) бесконечно большой коэффициент передачи тока. Интересный эффект ))
Реально выходная ВАХ имеет небольшой наклон, обусловленный эффектом Эрли. Этим наклоном и ограничивается коэф. передачи тока транзистора, нагруженного на идеальный источник тока.

Вот такие у меня мысли по этому поводу.

[B@R5uk]

На Т5 собран источник тока. Его цель обеспечивать стабильный ток, вне зависимости от того, какое напряжение к нему приложено. А это напряжение определяется напряжением на выходе УМЗЧ плюс падение напряжения на эмиттере Т2.

Цель источника тока -- обеспечить максимально возможное сопротивление в нагрузку каскада на транзисторе Т1 (как известно, источник тока обладает очень большим внутренним сопротивлением, в идеале -- бесконечным). На транзисторе Т1 собран преобразователь ток-напряжение. Коэффициент усиления этого каскада определяется как отношение напряжения на выходе каскада к току на входе. Он равен сопротивлению нагрузки Т1, помножить на коэффициент усиления транзистора Т1. Естественно, что нагрузкой Т1 является не только источник тока, но и включенный параллельно выходной каскад. Выходной каскад имеет входное сопротивление равное коэффициенту усиления по току этого каскада помножить на сопротивление нагрузки всего усилителя. Разумеется, это самое маленькая по сопротивлению нагрузка Т1, но не стоит дополнительно снижать усиление каскада на Т1, цепляя параллельно ей ещё одно маленькое сопротивление. Поэтому используют источник тока. Кроме того, он служит ещё одной очень важной цели -- не пропускает пульсации напряжения питания в усилительную петлю УМЗЧ. В сравнении с резистором (и даже с двумя резисторами с вольт-добавкой) -- шикарная штука.

Если хотите в подробностях разобраться как работает именно УМЗЧ, то советую книгу Данилов А. А. - Прецизионные усилители низкой частоты [2004].

[Alek Lem]

(и даже с двумя резисторами с вольт-добавкой).

Кстати да, вольтодобавка тоже классная штука - недавно в ходе её расчета в этом убедился. Вольтодобавка увеличивает сопротивление резистора коллекторной цепи в Ki⋅Rн/rвх

где Ki- коэффициент усиления по току выходного каскада, Rн - сопротивление нагрузки, rвх - входное дифференциальное сопротивление транзистора выходного каскада (определяется по входной ВАХ на рабочем участке). Если выходной каскад собран на составных транзисторах с высокими h21э, то Ki очень большой, и тогда вольтодобавка может увеличить сопротивление коллекторного резистора в десятки-сотни раз (сильно зависит от rвх).

[Kh_Shad]

G -это проводимость, тогда G=Iвых/Uвх или G=Rк/Rэ. На Rк падает напряжение под действием тока коллектора, равное RкIк, Iк изменяется вслед за Iб, но если ток коллектора равен току источника (который не изменяется), то как на Rк может изменяться падение напряжения. И еще сопротивление источника тока большое в идеале стремится к бесконечности, тогда на нем должно падать все напряжение?

[B@R5uk]

Кроме транзистора Т1 с источником тока есть ещё выходной каскад. Все три элемента подключены к одной точке (хотя из-за схемы на транзисторе T4 этого и не видно). Из тока, даваемого Т1, вычитается ток, потребляемый источником тока, и эта разность идёт в выходной каскад.

[Kh_Shad]

То есть, на коллекторе есть ток самого коллектора Iк и ток источника Iис? А их разница и вызывает падение напряжения на нагрузке?

[Alek Lem]

G -это проводимость

Проводимость чего?

G=Iвых/Uвх

Iвых - это ток коллектора?

или G=Rк/Rэ.

Непонятная формула. Слева величина размерная (сименсы), а справа - безразмерная.

На Rк падает напряжение под действием тока коллектора, равное RкIк

Это правильно.

Iк изменяется вслед за Iб, но если ток коллектора равен току источника (который не изменяется), то как на Rк может изменяться падение напряжения.

В этом и смысл, что оно не меняется! Меняется падение напряжения на транзисторе и источнике тока.

И еще сопротивление источника тока большое в идеале стремится к бесконечности, тогда на нем должно падать все напряжение?

Нет, не напряжение, а изменение напряжения: изменение напряжения на коллекторе = изменения напряжения на источнике. На резисторе напряжение постоянно.

Задайтесь сопротивлением источника: представьте, что к источнику тока подключен параллельно резистор Ri.
Транзистор замените на время источником переменного тока величины Iк - это также упростит понимание.

Ток Iк проходит через резистор Rк и он уже не постоянный, т.к этому току "есть куда пойти" - через сопротивление источника Ri.
Считаем:
1) Изменение напряжения на резисторе коллектора будет равно Uк=Iк⋅Rк.
2) Изменение напряжения на резисторе источника будет равно Ui=Iк⋅Ri.
3) Изменение напряжения на транзисторе будет равно Uкэ = Iк⋅(Ri + Rк).

Будем увеличивать сопротивление резистора Ri. Тогда переменное напряжение на нем будет увеличиваться и в пределе стремится к бесконечности: Ui --> ∞.
Теперь будем уменьшать одновременно Iк до нуля так, чтобы Ui было всё-таки конечным. В результате получим:

Iк --> 0
Uк -->0
Uкэ = Ui = Uвых - напряжение на выходе усилителя.

Условие Iк --> 0 влечет за собой Iб --> 0, т.к. если транзистор в активном режиме (а мы к этому стремимся), то для него справедливо Iк = h21э Iб. В результате имеем (в идеале) бесконечный коэффициент передачи: Ku = Uвых/Iвх = Uвых/0 = ∞

Но это в идеале. Реально источник тока, выполненный на T5 имеет своё "сопротивление".