Проектирование аналоговых устройств (стр. 4 из 7)

,

.

Ориентировочное значение теплового сопротивления зависит от конструкции корпуса транзистора и обычно для транзисторов малой и средней мощности лежит в следующих пределах:

.

Меньшее тепловое сопротивление имеют керамические и металлические корпуса, большее - пластмассовые.

Определяем приращение тока коллектора

, вызванного изменением обратного (неуправляемого) тока коллектора :

,

где приращение обратного тока

равно:

,

где a - коэффициент показателя, для кремниевых транзисторов a=0,13.

Следует заметить, что значение

, приводимое в справочной литературе, особенно для транзисторов средней и большой мощности, представляет собой сумму тепловой составляющей и поверхностного тока утечки, последний может быть на два порядка больше тепловой составляющей, и он практически не зависит от температуры. Следовательно, при определении следует пользоваться приводимыми в справочниках температурными зависимостями либо уменьшать справочное значение примерно на два порядка для кремниевых транзисторов (обычно для кремниевых транзисторов составляет порядка , n=(1...9)).

Приращение коллекторного тока, вызванного изменением

, определяется соотношением:

,

где

, отн. ед./град.

Общий уход коллекторного тока транзистора с учетом действия схемы термостабилизации определяется следующим выражением:

,

где учет влияния параметров схемы термостабилизации осуществляется через коэффициенты термостабилизации, которые, например, для эмиттерной схемы термостабилизации равны:

,

.

Здесь

- параллельное соединение резисторов и .

Для каскадов повышенной мощности следует учитывать требования экономичности при выборе

и .

Критерием оптимальности рассчитанной схемы термостабилизации может служить соответствие выбранного запаса

и .

Более подробно методы расчета схем питания и термостабилизации приведены в [4].

4.5 Расчет основных характеристик выходного каскада в области верхних частот (малых времен)

Определим коэффициент усиления каскада в области средних частот:

, (4.3)

где

- низкочастотное значение крутизны транзистора в рабочей точке

Для ИУ однополярного сигнала

следует определять для усредненного тока коллектора , рассчитанного по соотношению

Оценим требуемое значение постоянной времени каскада в области ВЧ (МВ):

¨ для ШУ с заданной верхней граничной частотой

где

- доля частотных искажений (в относительных единицах), распределенных на каскад;

¨ для ИУ

,

где

- время установления фронта, распределенное на каскад.

Рассчитаем ожидаемое значение постоянной в области ВЧ (МВ)

, (4.4)

где

- емкость, нагружающая выходной каскад (если для выходного каскада не задана, то взять

Если

, то ожидаемые искажения будут не более заданных. В противном случае, т.е. когда , возможно уменьшение путем снижения (уменьшение номинала ), выражение (4.1), после чего следует уточнить координаты рабочей точки и т.д., т.е. проделать цикл вычислений, аналогичный рассмотренному.

Если по каким-либо причинам уменьшение

нежелательно (например, при требовании согласования выхода усилителя с нагрузкой), то следует (если имеется запас по коэффициенту усиления) ввести в каскад ООС ( , см. рис.4.1), ориентировочно полагая, что уменьшится в глубину обратной связи раз. Если введение ООС нежелательно (мал ожидаемый ), то требуется применение транзистора с большей .

Глубину ООС при последовательной связи по току можно определить из выражения:

(4.5)

Крутизна усиления транзистора с учетом ООС равна:

Подставляя

вместо в выражения (4.3) и (4.4), получаем значение коэффициента усиления и постоянной времени каскада в области ВЧ (МВ) с учетом ООС:

Если полученные значения

и удовлетворяют первоначально заданным, т.е. и , то определяют входные параметры каскада:

¨ входное сопротивление каскада

где

- входное сопротивление транзистора с ОЭ,

, (4.6)

- сопротивление базового делителя (параллельное соединение и );

¨ входную динамическую емкость каскада