КЪМ ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА РЕЗИСТОРНИ КАСКАДИ
КЪМ ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА РЕЗИСТОРНИ КАСКАДИ
по курса "Основи на веригата"
КЪМ ИЗЧИСЛЯВАНЕТО НА РЕЗИСТОРНИ КАСКАДИ.
Методически указания за курса "Основи на веригата"
Съставител проф. А.Г. Алексеев, доц. П.В. Климова.
Методическите инструкции са посветени на особеностите на работата на резисторните каскадни вериги върху дискретни елементи и интегрални схеми, на съвременните принципи на техните изчисления и на анализ с помощта на специални компютърни програми. Примери за изчисления на отделни единици, базирани на програмата Fastmean, разработена в GUT, са разгледани подробно.
Тези инструкции ще бъдат полезни на студентите като допълнение към съществуващата образователна литература за подготовка за лабораторни и практически упражнения, както и за теоретичната част на курса.
1. етапи на усилване на транзистори
Изчисляването на усилвателя трябва да започне с постоянен ток. Едва след като в усилвателя се създаде необходимия режим на постоянен ток (зададе се напрежението между управляващите електроди и се зададе необходимото напрежение между изходните електроди), към входа на усилвателя може да се подаде променлив сигнал и усиленият сигнал да се отстрани от изхода му.
Състоянието, в което е усилващият елемент (UE), в нашия корпусен транзистор, при липса на усилен сигнал на входа му той се нарича състояние на покой. Постоянните токове и напрежения в покой се определят на входящите и изходните статични характеристики точка за почивка [1,2] (или съгласно [3] оригинална работна точка). Позицията на точката на покой характеризира режима на работа на усилващия елемент за постоянен ток.
Постоянни токове и напрежения задава се чрез прилагане на подходящи постоянни напрежения (или токове) от източник на захранване. Необходимият режим на работа се постига с помощта на специални вериги, наречени силови вериги. Последните обикновено се състоят от резистори, по-рядко диоди и индуктори. Постоянните токове на транзистора протичат през елементите на силовите вериги.
Електрическите вериги трябва да отговарят на две основни изисквания:
те трябва да гарантират, че се получава определен режим на работа, изразен чрез координатите на точките за почивка на входните (UBE, IOB) и изходните (UKE, IOK) статични характеристики (фиг. 1.1);
когато са изложени на дестабилизиращи фактори, не позволявайте забележимо отклонение от посочения режим на работа.
Дестабилизиращите фактори включват, на първо място:
промяна на температурата, тъй като транзисторът е полупроводникова структура,
технологично разпространение на параметрите на транзистора и резисторите, които осигуряват неговото захранване,
промяна в захранващите напрежения.
Фиг. 1.1 Точки на покой А1 и А2 на входа а) и изхода б) статичните характеристики определят режима на работа на транзистора
Необходимостта от поддържане на работния режим произтича от факта, че кога значими Чрез промяна на тока на колектора, точката на покой може да се приближи до граничната зона или зоната на насищане, което води до големи нелинейни изкривявания [4] при всяко високо ниво на сигнала (фиг. 1.2). Освен това може да се стигне до загуба на транзистора. Кога малък отклонения на точката на почивка от избраната номинална стойност, отбелязаните нежелани събития са минимални.
В случай на малък сигнал* напускането на точката за почивка води само до промяна
диференциални параметри на транзистора на първо място
Фиг. 1. 2 Ограничение на сигнала в режим на прекъсване a) и в режим на насищане b)
*Няма точна дефиниция на „малък сигнал“. В [5] се препоръчва режимът на малък сигнал да се нарича режим, при който поради промяна във входния сигнал параметрите на RE се променят с не повече от 10%. Друг, по-малко строг, но по-визуален признак на режима на малкия сигнал е фактът, че амплитудите на променливите компоненти на токове и напрежения са в пъти по-малки от постоянните компоненти на същите токове и напрежения. Горните съображения ни позволяват да приемем, че за изчисляване на RE в режим на малък сигнал може да се използват диференциалните параметри, характеризиращи RE в точката на покой .