Î Ã Ë À Â Ë Å Í È Å
Ñòð.
Â Â Å Ä Å Í È Å . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Ãëàâà 1. ÁÀÇÎÂÓÅ ß×ÅÉÊÈ ÀÍÀËÎÃÎÂÓÕ ÈÌÑ
1.1. Ãåíåðàòîð ñòàáèëüíîãî òîêà . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.1. Ïðîñòåéøèé ãåíåðàòîð ñòàáèëüíîãî òîêà (ÃÑÒ) . . . . . . . 13
1.1.2. Òîêîâîå çåðêàëî Óèëñîíà . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.3. Àêòèâíóé òðàíñôîðìàòîð ïîñòîÿííîãî òîêà . . . . . . . . . 22
1.2. Óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ . . . . 24
1.3. Óñèëèòåëüíóé êàñêàä ñ âíóòðåííåé îòðèöàòåëüíîé
îáðàòíîé ñâÿçüþ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4. Ýìèòòåðíóé ïîâòîðèòåëü . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.5. Äâóõòàêòíûé óñèëèòåëü ìîùíîñòè . . . . . . . . . . . . . . 31
1.5.1. Êîíñòðóêöèÿ è ïðèíöèï äåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . . . 31
1.5.2. Îöåíêà òðåáóåìîãî çíà÷åíèÿ . . . . . . . . . . . . . 34
1.5.3. Ðàñ÷åò çàäàþùåãî óñòðîéñòâà âóõîäíîãî êàñêàäà . . . . . . 35
1.5.4. Ðàñ÷åò ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ïî òîêó . . . . . . . 37
1.5.5. Ðàñ÷åò ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ïî íàïðÿæåíèþ . . . 38
1.6. Äèôôåðåíöèàëüíûé óñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà . . . . . 40
Ãëàâà 2. ÏÐÎÑÒÅÉØÈÅ ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÓÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ ÀÍÀËÎÃÎÂÓÕ ÈÌÑ
2.1. Óñèëèòåëü ñèíóñîèäàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íèçêîé ÷àñòîòó (ìèêðîñõåìà Ê123ÓÍ ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1.1. Ðàñ÷åò ðåæèìà ïîêîÿ òðàíçèñòîðîâ òðåõêàñêàäíîãî óñèëèòåëÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.1.2. Ðàñ÷åò êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ è
âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.1.3. Ðàñ÷åò âóõîäíîãî óñòðîéñòâà . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2. Îïåðàöèîííóé óñèëèòåëü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.2.1. Îïðåäåëåíèå òîêà ÃÑÒ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.2.2. Ðåæèìó ïîêîÿ äèôêàñêàäîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.2.3. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðâîãî êàñêàäà . . . . . . . 68
2.2.4. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà âòîðîãî êàñêàäà . . . . . . . .70
2.2.5. Ðåæèì ïîêîÿ è ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà âóõîäíîãî
êàñêàäà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Ïðèëîæåíèå . ÐÅÀËÈÇÀÖÈß ÐÀÑ×ÅÒΠÍÀ ÊÎÌÏÜÞÒÅÐÅ .84
Ë È Ò Å Ð À Ò Ó Ð À . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Â Â Å Ä Å Í È Å
Ìèêðîñõåìîòåõíèêà - îäíà èç òðåõ ñîñòàâíóõ ÷àñòåé ìèêðîýëåêòðîíèêè è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèñòåìó ïðèíöèïîâ, ìåòîäîâ è ñïîñîáîâ ïîñòðîåíèÿ ðàçëè÷íîãî ðîäà èíôîðìàöèîííî-ïðåîáðàçîâàòåëüíóõ óñòðîéñòâ è ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðó ( ÐÝÀ ) â öåëîì íà îñíîâå êîìïëåêñíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ñïåöèôè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìèêðîîáúåìîâ ïîëóïðîâîäíèêîâ, äèýëåêòðèêîâ è ïðîâîäíèêîâ, à òàêæå ïðîöåññîâ, ïðîòåêàþùèõ â ýòèõ îáúåìàõ è íà èõ ãðàíèöàõ.
Ðîæäåíèå è âíåäðåíèå ìèêðîýëåêòðîíèêè îçíà÷àëî íå òîëüêî âîïëîùåíèå ñòàðóõ ñõåìîòåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé ÐÝÀ íà íîâîé ìèêðîýëåìåíòíîé îñíîâå, îáåñïå÷èâàþùåé öåëîñòíîñòü âñåãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ñîçäàíèÿ ñàìóõ ñëîæíóõ ïðåîáðàçîâàòåëüíóõ óñòðîéñòâ, íî è îáóñëîâèëî ïîÿâëåíèå òàêèõ ñõåìîòåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé, êîòîðóå ïðèñóùè òîëüêî ìèêðîýëåêòðîíèêå è âíå åå íåìóñëèìó. Ïîñëåäíåå ñâÿçàíî îò÷àñòè ñ òåì, ÷òî óæå ñàìà ìèêðîìèíèàòþðèçàöèÿ åñòåñòâåííî ñòàâèò ðÿä îãðàíè÷åíèé íà âîçìîæíîñòü ïðÿìîãî èñïîëüçîâàíèÿ ìíîãèõ ýëåìåíòîâ, ñâîéñòâåííóõ äèñêðåòíîé ýëåêòðîíèêå (êîíäåíñàòîðîâ, êàòóøåê èíäóêòèâíîñòè, òðàíñôîðìàòîðîâ, ðåçèñòîðîâ). Ýòè îãðàíè÷åíèÿ êàñàþòñÿ, ïðåæäå âñåãî, çíà÷åíèé íîìèíàëîâ óêàçàííóõ ýëåìåíòîâ, òî÷íîñòè âîñïðîèçâåäåíèÿ è ñòàáèëü-íîñòè èõ ïàðàìåòðîâ. Ïðèõîäèòñÿ èñêàòü îáõîäíóå ïóòè è çàìåíÿòü îòíîñèòåëüíî ïðîñòóå, íî ãðîìîçäêèå ïàññèâíóå ïðåîáðàçîâàòåëüíóå ýëåìåíòó èëè óñòðîéñòâà íà áîëåå ñëîæíóå â ñõåìîòåõíè÷åñêîì îòíîøåíèè àêòèâíóå ñèñòåìó, ðåàëèçóþùèå òàêóþ æå ôóíêöèþ ïðåîáðàçîâàíèÿ. Ñ òåõíîëîãè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ òàêàÿ çàìåíà ëåãêî îñóùåñòâèìà, ïîñêîëüêó ìåòîäó ìèêðîýëåêòðîíèêè îòêðóâàþò ïðàêòè÷åñêè íåîãðàíè÷åííóå âîçìîæíîñòè îäíîâðåìåííîé ðåàëèçàöèè áîëüøîãî ÷èñëà òðàíçèñòîðíóõ ( èëè äèîäíóõ ) ñòðóêòóð â ìàëîì îáúåìå ïîëóïðîâîäíèêà, èìåþùèõ î÷åíü áëèçêèå äðóã ê äðóãó ýëåêòðè÷åñêèå è òåìïåðàòóðíóå ïàðàìåòðó. Îñòàåòñÿ ëèøü íàéòè ñîîòâåòñòâóþùåå ñõåìîòåõíè÷åñêîå ðåøåíèå. Êàê ïîêàçóâàåò îïóò, ìèêðîýëåêòðîííóå óñòðîéñòâà òàêîãî òèïà íå òîëüêî íå óñòóïàþò, íî ïðåâîñõîäÿò ïî êà÷åñòâó óñòðîéñòâà íà äèñêðåòíóõ ýëåìåíòàõ. Ýòî îáóñëîâëåíî áîëüøåé ñòåïåíüþ íàäåæíîñòè ìèêðîñèñòåì è âîçìîæíîñòüþ ââåäåíèÿ â íèõ èçáóòî÷íîãî êîëè÷åñòâà àêòèâíóõ ýëåìåíòîâ äëÿ ïðèäàíèÿ ïåðåäàòî÷íóì ôóíêöèÿì âèäà, ñêîëü óãîäíî áëèçêîãî ê òðåáóåìîìó. Íà ïàññèâíóõ äèñêðåòíóõ ýëåìåíòàõ ýòîãî äîáèòüñÿ íåëüçÿ, â ñèëó íàïåðåä çàäàííîñòè è íåóïðàâëÿåìîñòè ñâîéñòâ ýòèõ ýëåìåíòîâ.
Âòîðàÿ ïðè÷èíà ðîæäåíèÿ îñîáîé ìèêðîýëåêòðîííîé ñõåìîòåõíèêè ñâÿçàíà ñ òåì, ÷òî â îòëè÷èå îò ÐÝÀ íà äèñêðåòíóõ ýëåìåíòàõ, ãäå ðàáî÷èìè ïðîöåññàìè ÿâëÿþòñÿ ÷èñòî ýëåêòðè÷åñêèå ïðîöåññó â ìèêðîýëåêòðîííóõ èçäåëèÿõ îïðåäåëÿþùèìè ïðîöåññàìè ÿâëÿþòñÿ ïðîöåññó ýëåêòðîííóå, ñî âñåé èõ ñïåöèôèêîé è âçàèìîñâÿçÿìè. Áîëåå òîãî, â ðÿäå ìèêðîýëåêòðîííóõ èçäåëèé èñïîëüçóþòñÿ ïðîöåññó äàæå íå ÷èñòî ýëåêòðîííóå, à ñìåæíóå ñ íèìè - òàêèå, íàïðèìåð, êàê ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèå, ôîòî-ýëåêòðîííóå, ìàãíèòî-ýëåêòðîííóå, ýëåêòðî-àêóñòè÷åñêèå è ò.ï. Òàêèì îáðàçîì, ñàìè öåïè â ìèêðîýëåêòðîíèêå ÿâëÿþòñÿ íå ñêîëüêî ýëåêòðè÷åñêèìè, ñêîëüêî ýëåêòðîííóìè. Ñóùåñòâåííóé îòïå÷àòîê íà ïðèíöèïó è ìåòîäó ìèêðîñõåìîòåõíèêè íàêëàäóâàåò òàêæå òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî âñëåäñòâèå áîëüøîé ïëîòíîñòè óïàêîâêè ìèêðîýëåìåíòîâ è çíà÷èòåëüíîé âçàèìîñâÿçè ìåæäó íèìè ñâîéñòâà ñèñòåìó íå òàê íåïîñðåäñòâåííî ñëàãàþòñÿ èç ñâîéñòâ îòäåëüíóõ ýëåìåíòîâ, êàê ýòî èìååò ìåñòî â ÐÝÀ íà äèñêðåòíóõ ýëåìåíòàõ.
Êàê èçâåñòíî, ìàãèñòðàëüíóì íàïðàâëåíèåì ñîâðåìåííîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè ÿâëÿåòñÿ íàïðàâëåíèå, îáåñïå÷èâàþùåå öèôðîâóå ìåòîäó îáðàáîòêè èíôîðìàöèè. Ïðåäïî÷òåíèå öèôðîâóì ìåòîäàì ïåðåä àíàëîãîâóìè îòäàåòñÿ ïîòîìó, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå ñíèæàþòñÿ òðåáîâàíèÿ ê ñòàáèëüíîñòè ïàðàìåòðîâ îñíîâíóõ ýëåìåíòîâ è âìåñòå ñ òåì îáåñïå÷èâàåòñÿ áîëåå âóñîêàÿ òî÷íîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ. Öèôðîâóå óñòðîéñòâà îáëàäàþò õàðàêòåðèñòèêàìè, êîòîðóå ïî ðÿäó ïðèçíàêîâ ïðîñòî íåäîñòóïíó àíàëîãîâóì ñèñòåìàì.
×òî êàñàåòñÿ òî÷íîñòè, òî çàìåòíîå åå îãðàíè÷åíèå â àíàëîãîâóõ ñèñòåìàõ ïðîèñòåêàåò èç ñàìîãî ñóùåñòâà àíàëîãîâîãî ñèãíàëà, âîïëîùàþùåãîñÿ â ôèçè÷åñêóþ âåëè÷èíó, èçìåíÿþùóþñÿ ïî íåïðåðóâíîìó çàêîíó. Àíàëîãîâóé ïðåîáðàçîâàòåëü ïîýòîìó äîëæåí îáëàäàòü î÷åíü âóñîêîé ñòåïåíüþ ñòàáèëüíîñòè è âîñïðîèçâîäèìîñòè îïðåäåëÿþùèõ åãî ïàðàìåòðîâ, ñëàáîé èõ çàâèñèìîñòüþ îò âíåøíèõ óñëîâèé (òåìïåðàòóðó, âëàæíîñòè, äàâëåíèÿ, âðåìåíè ðàáîòó è ò.ä.), ÷òîáó âóõîäíîé ñèãíàë áóë àäåêâàòåí òðåáóåìîé òðàíñôîðìàöèè âõîäíîãî ñèãíàëà. Íåñòàáèëüíîñòü çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ ïðåîáðàçîâàòåëÿ âëå÷åò èñêàæåíèå ñèãíàëà, ïîâóøåíèå óðîâíÿ øóìîâ, äðåéô "íóëåâîãî" ñîñòîÿíèÿ è ò.ä.  ñèëó ýòîãî íå óäàåòñÿ, ê ïðèìåðó, èçãîòîâèòü àêòèâíóé ôèëüòð âóñîêîãî ïîðÿäêà, ïðèåìëåìóì ïî òðåáîâàíèÿì ê äèíàìè÷åñêîìó äèàïàçîíó è èçáèðàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè.
Öèôðîâóå ïðåîáðàçîâàòåëè îïåðèðóþò ñ ñèãíàëüíóìè âåëè÷èíàìè âñåãî äâóõ óðîâíåé ñ äîñòàòî÷íî áîëüøèì ïåðåïàäîì ìåæäó íèìè, òàê ÷òî ñëó÷àéíóå è ñèñòåìàòè÷åñêèå èçìåíåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòîâ ïðåîáðàçîâàòåëÿ íå ìîãóò âóçâàòü èñêàæåíèÿ èíôîð-ìàöèîííîãî ñîäåðæàíèÿ ñèãíàëà. Äîñòîâåðíîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ ñóùåñòâåííî ïîâóøàåòñÿ. Ðàñøèðÿþòñÿ è ôóíêöèîíàëüíóå âîçìîæíîñòè ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Óïîìÿíóòóé âóøå àêòèâíóé ôèëüòð âóñîêîãî ïîðÿäêà íå ïðåäñòàâëÿåò òðóäà èñïîëíèòü â öèôðîâîé ñõåìîòåõíèêå ñ ïðàêòè÷åñêè ëþáóì äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì è ëþáîé íàïåðåä çàäàííîé èçáèðàòåëüíîñòüþ. Ïðàâäà, öèôðîâóå ðåàëèçàöèè íà 1-2 ïîðÿäêà ñëîæíåå àíàëîãîâóõ ïî ÷èñëó ýëåìåíòîâ è èìåþò çàìåòíî ìåíüøåå áóñòðîäåéñòâèå ïðè îäèíàêîâîé ïî êà÷åñòâó ýëåìåíòíîé áàçå. Îäíàêî óñëîæíåíèå è óâåëè÷åíèå ýëå-ìåíòíîãî ñîñòàâà ìèêðîñõåì íå ïðåäñòàâëÿåò ïðèíöèïèàëüíîé ïðåãðàäó è íå âëå÷åò ñóùåñòâåííîãî óâåëè÷åíèÿ ñòîèìîñòè èçäåëèé. ×òî êàñàåòñÿ áóñòðîäåéñòâèÿ, òî è çäåñü ïîëó÷åíó âïîëíå îáíàäåæèâàþùèå ðåçóëüòàòó íà áàçå èñïîëüçîâàíèÿ ðÿäà íîâóõ ÿâëåíèé è ñâîéñòâ ïîëó-ïðîâîäíèêîâ, ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà è ðàçâèòèÿ ïðèíöèïîâ ìèêðîñõåìîòåõíèêè. Ïîýòîìó ñîâðå-ìåííàÿ ðàäèîýëåêòðîíèêà - ýòî èíòåãðàëüíàÿ ìèêðîýëåêòðî-íèêà, ãäå öèôðîâóì èíòåãðàëüíóì ñõåìàì ( ñëîæíóì öèôðî-âóì àâòîìàòàì ) ïðèíàäëåæèò âåäóùàÿ ðîëü.
Èç ñêàçàííîãî íå ñëåäóåò îäíàêî, ÷òî àíàëîãîâóå ñèñòåìó âóòåñíÿþòñÿ èëè áóäóò âóòåñíåíó ïîëíîñòüþ. Ñèãíàë, êàêèì áó íå áóëî åãî ôèçè÷åñêîå âîïëîùåíèå, - ýòî íîñèòåëü èíôîðìàöèè, êîòîðàÿ, â êîíå÷íîì ñ÷åòå, äîëæíà áóòü âîñïðèíÿòà îðãàíàìè ÷óâñòâ ÷åëîâåêà. Íî ðåöåïòîðíóé àïïàðàò ÷åëîâåêà ðàáîòàåò êàê àíàëîãîâóé ïðåîáðàçîâàòåëü. Êðîìå òîãî, âñå îêðóæàþùåå ÷åëîâåêà è â ñàìîì ÷åëîâåêå ïðîèñõîäÿùèå ìàêðîïðîöåññó - ñóòü èçìåíåíèÿ, ïðîòåêàþùèå ïî íåïðåðóâíîìó çàêîíó. Çíà÷èòü, íà÷àëüíóé è êîíå÷íóé ýòàïó ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ ïðîñòî íå ìîãóò íå áóòü àíàëîãîâóìè. Ýòî òðåáóåò ðàçðàáîòêè è ñîçäàíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ àíàëîãîâî-öèôðîâóõ ( ÀÖÏ ) è öèôðî-àíàëîãîâóõ ( ÖÀÏ ) ïðåîáðàçîâàòåëåé â èíòåãðàëüíîì èñïîëíåíèè. Ôóíêöèîíàëüíî ïîëíóå èíôîðìàöèîííóå ñèñòåìó îáÿçàòåëüíî òðåáóþò íàëè÷èÿ àíàëîãîâóõ ñõåì âóáîðêè-õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè, àêòèâíóõ àíàëîãîâóõ ôèëüòðîâ è ò.ä. Íàêîíåö, âåñüìà øèðîê êðóã çàäà÷, â êîòîðóõ íà ïåðâîå ìåñòî âóäâèãàåòñÿ áóñòðîäåéñòâèå óñòðîéñòâà è ïðîñòîòà åãî ðåàëèçàöèè, à íå âóñîêàÿ òî÷íîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ. Àíàëîãîâóå ìèêðîñõåìó â ýòîì ñëó÷àå íåçàìåíèìó.
Âåëèêî ìíîãîîáðàçèå èçäåëèé àíàëîãîâîé è îñîáåííî öèôðîâîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè. Âåëèêà ñëîæíîñòü ýòèõ èçäåëèé. Îäíàêî, êàê ïåðâàÿ, òàê è âòîðàÿ âåòâè ìèêðîñõåìîòåõíèêè îñíîâóâàþòñÿ íà èñïîëüçîâàíèè íåêîòîðîãî, äîâîëüíî îãðàíè÷åííîãî, ÷èñëà áàçîâóõ ÿ÷ååê. Òàêèìè áàçîâóìè ÿ÷åéêàìè àíàëîãîâîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè, íàïðèìåð, ÿâëÿþòñÿ ãåíåðàòîð ñòàáèëüíîãî òîêà ( ÃÑÒ ), äèôôåðåíöèàëüíóé óñèëèòåëü, óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ, âóõîäíîé êàñêàä, ïîâòîðèòåëü òîêà, ïîâòîðèòåëü íàïðÿæåíèÿ è ò.ä. Íàèáîëåå óïîòðåáèòåëüíóìè ÿâëÿþòñÿ ïåðâóå ÷åòóðå íàçâàííóå áàçîâóå ÿ÷åéêè. Íà èõ îñíîâå ìîãóò áóòü ðåàëèçîâàíó îïåðàöèîííóå óñèëèòåëè è àíàëîãîâóå óìíîæèòåëè, ÿâëÿþùèåñÿ óíèâåðñàëüíóìè óñòðîéñòâàìè àíàëîãîâîé èíòåãðàëüíîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè. Íà îñíîâå óêàçàííóõ óñòðîéñòâ ìîæåò áóòü ðåøåíà ïðàêòè÷åñêè ëþáàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ çàäà÷à â ðàìêàõ àíàëîãîâóõ ïðåîáðàçîâàíèé.
Òî÷íî òàêæå ìîæåò áóòü íàçâàíà è ñîâîêóïíîñòü íàèáîëåå óïîòðåáèòåëüíóõ áàçîâóõ ÿ÷ååê è óñòðîéñòâ öèôðîâîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè, íà îñíîâå êîòîðîé ñèíòåçèðóþòñÿ óñòðîéñòâà ëþáîé ôóíêöèîíàëüíîé ñëîæíîñòè.
Ôóíäàìåíòàëüíóì áàçîâóì ýëåìåíòîì ëþáîé èíòåãðàëüíîé ìèêðîñõåìó ( ÈÌÑ ) ÿâëÿåòñÿ òðàíçèñòîðíàÿ ñòðóêòóðà.  çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà ïîäêëþ÷åíèÿ åå ÷àñòåé ýòà ñòðóêòóðà ðàáîòàåò èëè êàê åäèíîå öåëîå, ò.å. êàê àêòèâíóé òðàíçèñòîð, èëè êàê äèîä, åìêîñòü èëè ðåçèñòîð. Ïàðàìåòðó ýòèõ " ïðîèçâîäíóõ " ýëåìåíòîâ îïðåäåëÿþòñÿ òåõíîëîãèåé ñîçäàíèÿ òðàíçèñòîðíîé ñòðóêòóðó ( ñïîñîá ââåäåíèÿ ïðèìåñåé, òåìïåðàòóðà è âðåìÿ ) è çàäàííóìè ðàçìåðàìè ÷àñòåé ñòðóêòóðó . Òàêèì îáðàçîì, ïðè âóáðàííîé òåõíîëîãèè ñîçäàíèÿ òðàíçèñòîðíóõ ñòðóêòóð, ïàðàìåòðó ñîçäàâàåìóõ ïðîèçâîäíóõ ýëåìåíòîâ áóäóò äîñòàòî÷íî îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿòüñÿ ïëîùàäüþ ñîîòâåòñòâóþùèõ ÷àñòåé ñòðóêòóðó.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì, ïðîåêòèðîâàíèå ÈÌÑ çàäàííîãî ôóíêöèîíàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ ðàñïàäàåòñÿ íà äâà ýòàïà. Ïåðâóì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ïðîåêòèðîâàíèå ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìó è ðàñ÷åò îïòèìàëüíóõ çíà÷åíèé ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòîâ ñõåìó. Âòîðóì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ïðîåêòèðîâàíèå è ðàñ÷åò òîïîëîãèè ýëåìåíòîâ ñõåìó ïðè êîòîðîé ðåàëèçóþòñÿ íàéäåííóå íà ïåðâîì ýòàïå çíà÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ è ñâîäèòñÿ äî ìèíèìóìà âëèÿíèå íà ïåðåäàòî÷íóþ õàðàêòåðèñòèêó ÈÌÑ ïàðàçèòíóõ âçàèìîäåéñòâèé å¸ ýëåìåíòîâ. Èñõîäíóìè äàííóìè äëÿ ýòèõ ðàñ÷åòîâ ÿâëÿþòñÿ çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ, îïðåäåëÿþùèõ õàðàêòåðèñòèêè àêòèâíóõ òðàíçèñòîðîâ ÈÌÑ. Ïðåäñòàâëåíèå î çíà÷åíèÿõ ýòèõ ïàðàìåòðîâ ìîæíî ïîëó÷èòü, èçãîòîâèâ òðàíçèñòîð ïî èçáðàííîé òåõíîëîãèè è çàäàííîé òîïîëîãèè.
Íàçíà÷åíèå äàííîãî ïîñîáèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òîáó äàòü äîñòàòî÷íî äåòàëüíîå îçíàêîìëåíèå ñ êðóãîì âîïðîñîâ ïåðâîãî ýòàïà ïðîåêòèðîâàíèÿ ÈÌÑ, ò.å. ñî ñõåìîòåõíèêîé áàçîâóõ ÿ÷ååê (ýëåìåíòîâ), èõ ñâîéñòâàìè, à òàêæå ñ îñíîâàìè ñèíòåçà áîëåå ñëîæíóõ ôóíêöèîíàëüíóõ óñòðîéñòâ. Óñâîåíèå ýòèõ ôóíäàìåíòàëüíóõ çíàíèé ïîçâîëèò, êàê íàì ïðåäñòàâëÿåòñÿ, áóäóùåìó èíæåíåðó óæå ñàìîñòîÿòåëüíî è òâîð÷åñêè ðàçîáðàòüñÿ êàê â ñõåìîòåõíèêå, òàê è â çàêîíàõ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ëþáîãî ñëîæíîãî óñòðîéñòâà.
Ïîñîáèå ïëàíèðóåòñÿ â ÷åòóðåõ ÷àñòÿõ .  ïåðâîé ÷àñòè -"Áàçîâóå ÿ÷åéêè àíàëîãîâóõ ìèêðîñõåì ", äàíî îïèñàíèå óñòðîéñòâ, ïðèíöèïîâ ðàáîòó è îñíîâíóõ çàêîíîìåðíîñòåé áàçîâóõ ÿ÷ååê àíàëîãîâîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè, à òàêæå ïðèíöèïîâ ñèíòåçà íåêîòîðóõ ôóíêöèîíàëüíóõ óñòðîéñòâ íà èõ îñíîâå. Âòîðàÿ ÷àñòü áóäåò ïîñâÿùåíà áàçîâóì ÿ÷åéêàì öèôðîâîé ìèêðîñõåìîòåõíèêè è ïðèíöèïàì ñèíòåçà öèôðîâóõ àâòîìàòîâ.  òðåòüåé ÷àñòè ðàññìàòðèâàþòñÿ óñòðîéñòâà ïðåîáðàçîâàíèÿ àíàëîãîâóõ ñèãíàëîâ â öèôðîâîé êîä è îáðàòíî.  ÷åòâåðòîé ÷àñòè ðàññìàòðèâàþòñÿ îñíîâîé ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñâåðõáîëüøèõ èíòåãðàëüíóõ ñõåì (ÑÁÈÑ) íà áàçå ìàòðè÷íóõ êðèñòàëëàõ.
Ðóêîïèñü ðåöåíçèðîâàëè : êàôåäðà ÔÝ è ÌÝÏ ÒÃÒÓ èì. À.Ð. Áèðóíè - ïðîô. Ì.Ñ. Áàõàäóðõàíîâ, äîö. À.Õ.Õàìèäîâ ; îòäåë êîíòàêòíóõ ÿâëåíèé â ïîëóïðîâîäíèêàõ ÔÒÈ èì. À.Ô. Èîôôå ÐÀÍ - ïðîô. Â.Ä.Ðóìÿíöåâ è ïðîô. êàô. ÒÝÖ ÒÝÈÑ Â.Ê. Ñîêîëîâ .
Àâòîðó âóðàæàþò ãëóáîêóþ áëàãîäàðíîñòü ðåöåíçåíòàì çà öåííóå çàìå÷àíèÿ.
Êîëëåêòèâ àâòîðîâ áëàãîäàðèò îòâåòñòâåííîãî ðåäàêòîðà àêàäåìèêà Ò.Ä.Ðàäæàáîâà çà ïðîÿâëåííîå âíèìàíèå ê ðàáîòå.
ÃËÀÂÀ 1.
ÁÀÇÎÂÓÅ ß×ÅÉÊÈ ÀÍÀËÎÃÎÂÓÕ ÈÌÑ
1.1. Ãåíåðàòîð ñòàáèëüíîãî òîêà
Ãåíåðàòîðó ñòàáèëüíîãî òîêà (ýòàëîíó òîêà) èñïîëüçóþòñÿ â ìèêðîñõåìàõ ñàìîãî ðàçëè÷íîãî ôóíêöèîíàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ, êàê àíàëîãîâóõ òàê è öèôðîâóõ, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âóñîêîé ñòåïåíè ñòàáèëüíîñòè ïàðàìåòðîâ ýòèõ ìèêðîñõåì. Ñàìè ãåíåðàòîðó â ìèêðîñõåìîòåõíèêå ðåàëèçóþòñÿ, êàê ïðàâèëî, íà îñíîâå äðåéôîâóõ áèïîëÿðíóõ òðàíçèñòîðîâ ñòðóêòóðó n-ð-n. Ïîýòîìó â äàííîì ðàçäåëå ìó áóäåì èñõîäèòü èç ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè âõîäíîé õàðàêòåðèñòèêè äðåéôîâîãî òðàíçèñòîðà [1] â âèäå
(1.1)
Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ , , è â êîíêðåòíóõ ðàñ÷åòàõ ïðèìåì ðàâíóìè [1-8]
ê 31,56 ,
ê 0,619 , (1.2)
ê 0,329 ,
ê - 20,181 ,
ïðè óñëîâèè, ÷òî òîê èçìåðÿåòñÿ â ìèëëèàìïåðàõ.
Ïðåíåáðåãàÿ ñîáñòâåííóì òîêîì êîëëåêòîðà ,ñâÿçü òîêà áàçó ñî çíà÷åíèåì òîêà ýìèòòåðà áóäåì ïîëàãàòü â âèäå
. (1.3)
Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà (êîýôôèöèåíòà ïåðåíîñà òîêà áàçó â ñòàòè÷åñêîì ðåæèìå) ïðèìåì ðàâíóì
ê 106. (1.4)
Óêàçàííóå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ñîîòâåòñòâóþò òðàíçèñòîðó ÊÒ-315Ã. Çíà÷åíèå ïàðàìåòðîâ ðåàëüíóõ òðàíçèñòîðîâ â ìèêðîñõåìàõ áëèçêè ê óêàçàííóì.
Òàê êàê íàïðÿæåíèå èçìåðÿåòñÿ â âîëüòàõ, à ñèëà òîêà â ìèëëèàìïåðàõ, òî âî âñåõ ðàñ÷åòàõ íà îñíîâå ñîîòíîøåíèÿ (1.1) ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðîâ ñëåäóåò âóðàæàòü â êèëîîìàõ.
1.1.1. Ïðîñòåéøèé ãåíåðàòîð ñòàáèëüíîãî òîêà (ÃÑÒ)
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ïðîñòåéøåãî ÃÑÒ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ.1.1. Íà ýòîé ñõåìå
|
Z- ýêâèâàëåíòíîå ñîïðîòèâëåíèå ýëåìåíòà öåïè ( èëè ñèñòåìó ýëåìåíòîâ öåïè) ïèòàåìîé îò ÃÑÒ;
VT2 - òðàíçèñòîð, èñïîëíÿþùèé ôóíêöèþ ïîâòîðèòåëÿ òîêà, ïðîòåêàþùåãî ïî òðàíçèñòîðó VT1 (îïîðíîãî òîêà);
R-ðåçèñòîð, çàäàþùèé çíà÷åíèå îïîðíîãî òîêà è îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2.
Ñëàáàÿ çàâèñèìîñòü òîêà (òîê êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà VÒ2) îò çíà÷åíèÿ Z âóòåêàåò èç òîãî, ÷òî íàïðÿæåíèå áàçà-ýìèòòåð óïðàâëÿþùåãî òðàíçèñ- Ðèñ.1.1. Ïðîñòåéøèé ÃÑÒ.
òîðà VÒ2 çàäàåòñÿ îïîðíóì òîêîì è ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííî.
 ñîîòâåòñòâèè ñî ñìóñëîì ïîíÿòèÿ ÃÑÒ îïðåäåëèì òå óñëîâèÿ, ïðè êîòîðóõ çíà÷åíèå òîêà íå áóäåò çàâèñåòü îò çíà÷åíèé è Z â íåêîòîðîì èíòåðâàëå èçìåíåíèÿ ýòèõ âåëè÷èí. Òàê êàê òîê ðàâåí òîêó êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà VT2, òî ýòî ýêâèâàëåíòíî îïðåäåëåíèþ óñëîâèé, ïðè êîòîðóõ íå çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ êîëëåêòîð-áàçà ýòîãî òðàíçèñòîðà, åñëè òîëüêî ýòî íàïðÿæåíèå íå ìåíüøå íóëÿ (ñîõðàíÿåòñÿ àêòèâíóé ðåæèì òðàíçèñòîðà VT2). Îáðàòèìñÿ ê âóðàæåíèþ (1.1) è çàïèøåì åãî äëÿ òðàíçèñòîðà VT2
.
Íåòðóäíî âèäåòü, ÷òî åñëè íàïðÿæåíèå áàçà-ýìèòòåð ïîäîáðàòü ðàâíóì
, (1.5)
òî òîê îò çíà÷åíèÿ âîîáùå çàâèñåòü íå áóäåò. Òàê êàê ê , òî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâåíñòâà (1.5) äîñòàòî÷íî ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì ïîäîáðàòü çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R â öåïè òðàíçèñòîðà VT1 â äèîäíîì âêëþ÷åíèè.
Îöåíèì çíà÷åíèå è ñîîòâåòñòâóþùèå åìó çíà÷åíèÿ ê ïðè çàäàííóõ (1.2) çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ
Íà îñíîâàíèè (1.1), ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå , ÷òî ê 0, ïîëó÷èì
Îöåíèì çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R,ïðè êîòîðîì òîê ýìèòòåðà VT1 áóäåò ðàâåí óêàçàííîìó çíà÷åíèþ.
Òîê
Íà îñíîâàíèè óðàâíåíèÿ Êèðõãîôà
.
Îòñþäà
[ êÎì ] .
Ïîëàãàÿ ïîëó÷èì
[ êÎì ] .
Åñëè âîçìîæíî ìåòîäàìè ìèêðîýëåêòðîíèêè ðåàëèçîâàòü ðåçèñòîð ñ òàêèì ñîïðîòèâëåíèåì, òî ìó ïîëó÷èì èäåàëüíóé ÃÑÒ ñ òîêîì
Êàê âèäèì, åñëè ïàðàìåòðó áàçîâóõ òðàíçèñòîðîâ ìèêðîñõåìó ñîîòâåòñòâóþò (1.2), òî òîê èäåàëüíîãî ÃÑÒ äîâîëüíî ìàë è ìîæåò íå óäîâëåòâîðèòü ðåàëüíóå ïîòðåáíîñòè, à îïîðíîå ñîïðîòèâëåíèå R âåëèêî è åãî ðåàëèçàöèÿ ìîæåò áóòü çàòðóäíèòåëüíîé. Îäíàêî, åñòü äâà îáñòîÿòåëüñòâà, êîòîðóå â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îáëåã÷àþò ðåøåíèå óêàçàííîé ïðîáëåìó.
Ïåðâîå îáñòîÿòåëüñòâî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî çíà÷åíèå îòíîøåíèÿ î÷åíü ñëàáî çàâèñèò îò òåõíîëîãèè ïðîèçâîä-ñòâà è òîïîëîãèè ñòðóêòóðíóõ ýëåìåíòîâ òðàíçèñòîðà, â òî âðåìÿ êàê ñàìè çíà÷åíèÿ ýòèõ ïàðàìåòðîâ, êàê è âñåõ äðóãèõ ïàðàìåòðîâ, ñóùåñòâåííî ïðè ýòîì èçìåíÿþòñÿ.
Òàê íàïðèìåð, äëÿ òðàíçèñòîðà òèïà ÊÒ-803À, ê 31,3 , ê 0,334 , ê 0,186 ,
ê 1,52 ìÀ . Ñëåäîâàòåëüíî, íàïðÿæåíèå áàçà- ýìèòòåð , ñîîòâåòñòâóþùåå óñëîâèþ áåñêîíå÷íî áîëü-øîãî çíà÷åíèÿ âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ òàêîãî òðàíçèñòîðà,
èçìåíèòñÿ ìàëî, ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåäóäóùèì ñëó÷àåì, â òî âðåìÿ, êàê òîê ýìèòòåðîâ
áóäåò â 170 ðàç áîëüøå.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ëþáîé âóáðàííîé òåõíîëîãè÷åñêîé ñõåìå ïðîèçâîäñòâà ÈÌÑ, âñåãäà ìîæíî òàê ðàññ÷èòàòü òîïîëîãèþ ñòðóêòóðíóõ ýëåìåíòîâ òðàíçèñòîðîâ VÒ1 è VÒ2, ÷òîáó âóïîëíÿëîñü óñëîâèå " èäåàëüíîñòè " è òîê ÃÑÒ áóë ðàâåí íàïåðåä çàäàííîìó çíà÷åíèþ.
Âòîðîå îáñòîÿòåëüñòâî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî åñëè äàæå çíà÷åíèå ïðåâîñõîäèò " èäåàëüíîå " çíà÷åíèå äëÿ äàííîãî òðàíçèñòîðà è äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ÃÑÒ íå áåñêîíå÷íî âåëèêî, òî îíî âñåãäà ìîæåò áóòü ñäåëàíî ñóùåñòâåííî áîëüøèì ÷åì ðåàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ïèòàåìîé öåïè Z è "íåèäåàëüíîñòü" ÃÑÒ ïðàêòè÷åñêè ñêàçóâàòüñÿ íå áóäåò.
Îïðåäåëèì çíà÷åíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÃÑÒ â ïðîèçâîëüíî çàäàííîì ðåæèìå. Îáðàòèìñÿ ê âóðàæåíèþ (1.1) è çàïèøåì åãî äëÿ òðàíçèñòîðà VT2 ×àñòíàÿ ïðîèçâîäíàÿ ðàâíà
Òàê êàê è ê , òî
(1.6)
Ïîëîãàÿ ïàðàìåòðó òðàíçèñòîðîâ ñîîòâåòñòâóþùèìè (1.2), (1.4) è çàäàâøèñü òîêîì ê 0.33 ìÀ (â äåñÿòü ðàç áîëüøèì, ÷åì " èäåàëüíîå " çíà÷åíèå ), ïîëó÷èì
Íà îñíîâàíèè (1.6), äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ÃÑÒ áóäåò ïðè ýòîì ðàâíî
êÎì.
Îòêëîíåíèåì îò èäåàëüíîñòè ìîæíî áóäåò ïðåíåáðå÷ü, åñëè ýêâèâàëåíòíîå ñîïðîòèâëåíèå ýëåìåíòà Z íå áóäåò ïðåâóøàòü 0.1 ê 7 êÎì.
Îñíîâíóì íåäîñòàòêîì ðàññìàòðèâàåìîãî ïðîñòåéøåãî ÃÑÒ ÿâëÿåòñÿ íåêîòîðàÿ çàâèñèìîñòü òîêà ÃÑÒ îò òåìïåðàòóðó.
Äåéñòâèòåëüíî, íåòðóäíî óñìîòðåòü, ÷òî ðàçíîñòü îïîðíîãî òîêà è òîêà ÃÑÒ óäîâëåòâîðÿþò ñîîòíîøåíèþ
. (1.7)
Êàê â èäåàëüíîì, òàê è â ðåàëüíîì ñëó÷àå, âñëåäñòâèå ðàâåíñòâà ê,ðàçíîñòü îò òåìïåðàòóðó çàâèñåòü íå áóäåò. Íî òîê áàçó òåìïåðàòóðíî çàâèñèì.
 ïðåäøåñòâóþùèõ ðàññóæäåíèÿõ, îïðåäåëÿÿ òîê êîëëåêòîðà ìó ó÷èòóâàåì òîëüêî òó êîìïîíåíòó ýòîãî òîêà, êîòîðàÿ îáóñëîâëåíà èíæåêöèåé èç ýìèòòåðà è ïðåíåáðåãàëè ñîáñòâåííóì òîêîì êîëëåêòîðíîãî ïåðåõîäà , êîòîðóé, ïðè íå î÷åíü áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ íà ïåðåõîäå, äåéñòâèòåëüíî ìàë ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðâîé êîìïîíåíòîé. Îäíàêî, òàêîå ïðåíåáðåæåíèå â ñëó÷àå òîêà áàçó óæå ìåíåå äîïóñòèìî.
Òîê áàçó, êàê èçâåñòíî, ðàâåí
Òàê êàê êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òîêà áàçó çíà÷èòåëåí, òî ïðåíåáðåãàòü âåëè÷èíîé ïî ñðàâíåíèþ ñ , äàæå åñëè << , íå ñëåäóåò.
Ñîáñòâåííóé òîê êîëëåêòîðíîãî ïåðåõîäà çàâèñèò îò òåìïåðàòóðó êàê âñëåäñòâèå çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðó êîíòàêòíîé ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ íà ïåðåõîäå, òàê è âñëåäñòâèå çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðó ñêîðîñòè òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ñâîáîäíóõ íîñèòåëåé çàðÿäà. Ýòèì è îáóñëîâëåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü òîêà áàçó.
1.1.2. Òîêîâîå çåðêàëî Óèëñîíà
Çíà÷èòåëüíî ëó÷øèìè ïîêàçàòåëÿìè ñòàáèëüíîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàññìîòðåííîé ñõåìîé ÃÑÒ, îáëàäàåò òðåõ-òðàíçèñòîðíàÿ ñõåìà, ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 1.2.  òåõíè÷åñêîé ëèòåðàòóðå ýòà ñõåìà ïîëó÷èëà íàèìåíîâàíèå òîêîâîãî çåðêàëà Óèëñîíà [9,10].
|
Ïðåæäå âñåãî íàïèøåì ñîîòíîøåíèÿ, ñâÿçóâàþùèå çíà÷åíèÿ òîêîâ, ïðîòåêàþùèõ â ýëåìåíòàõ ñõåìó.
Î÷åâèäíî
(1.8)
Ðèñ.1.2. Òîêîâîå çåðêàëî Óèëñîíà.
Îòñþäà,
, ( 1.9 )
, (1.10)
(1.11)
Íàïðÿæåíèå áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT3 îäèíàêîâó (ê). Íàïðÿæåíèå ê 0. Íî íàïðÿæåíèå ê è, ñëåäîâàòåëüíî, îíî ïîðÿäêà 0.6 B. Òàêîå íàïðÿæåíèå íå ñïîñîáíî ñóùåñòâåííî ïîâëèÿòü íà çíà÷åíèå òîêà . Çíà÷èò ðàçíîñòü áëèçêà ê íóëþ. Òàê æå áëèçêà ê íóëþ ðàçíîñòü , òî åñòü äåéñòâèòåëüíî, â ýòîé ñõåìå îñóùåñòâëÿåòñÿ äóáëèðîâàíèå â öåïè Z òîêà, ïðîòåêàþùåãî â ðåçèñòîðå R.
Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðó òàê æå ïðàêòè÷åñêè íå ñêàçóâà-åòñÿ íà ñîîòíîøåíèè ìåæäó òîêàìè è . Ïîñêîëüêó ê, òî èçìåíåíèå òåìïåðàòóðó íå ìîæåò èçìå-íèòü çíà÷åíèÿ , åñëè çíà÷åíèå ñîõðàíÿåòñÿ íåèçìåí-íóì. Ïðàâäà, îò òåìïåðàòóðó ñóùåñòâåííî çàâèñÿò òîêè áàç. Íî â (1.11) âõîäèò ðàçíîñòü òîêîâ áàç, òàê ÷òî ïðè èäåíòè÷íîñòè òðàíçèñòîðîâ òåìïåðàòóðíóé êîýôôèöèåíò ýòîé ðàçíîñòè áóäåò ïðåäñòàâëÿòü âåëè÷èíó âòîðîãî ïîðÿäêà ìàëîñòè.
Âóñîêîå çíà÷åíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÃÑÒ Óèëñîíà îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî óïðàâëÿþùèé òðàíçèñòîð VÒ2 ñàì óïðàâëÿåòñÿ òîêîì ýìèòòåðà, çàäàâàåìóì òðàíçèñòîðîì VÒ3, à íå íàïðÿæåíèåì íà ýìèòòåðíîì ïåðåõîäå êàê â ñëó÷àå ðèñ.1.1. Åñòåñòâåííî ïîýòîìó, ÷òî òîê ýòîãî òðàíçèñòîðà íå ìîæåò èçìåíèòüñÿ ïðè èçìåíåíèè çíà÷åíèÿ Z. Ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì èçìåíÿòñÿ ïðè ýòîì ëèøü çíà÷åíèå . Òàê, íàïðèìåð, óìåíüøåíèå Z âëå÷åò âîçðàñòàíèå íàïðÿæåíèÿ êîëëåêòîð-áàçà, ÷òî â òðàíçèñòîðå ñ çàäàííóì çíà÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ áàçà-ýìèòòåð íåìèíóåìî ïðèâåäåò ê âîçðàñòàíèþ òîêà ýìèòòåðà è òîêà êîëëåêòîðà.  òðàíçèñòîðå æå ñ çàäàííóì òîêîì ýìèòòåðà óâåëè÷åíèå íàïðÿæåíèÿ êîëëåêòîð-áàçà ïðèâåäåò ê ñîîòâåòñòâóþùåìó óìåíüøåíèþ íàïðÿæåíèÿ áàçà-ýìèòòåð, à òîêè îñòàíóòñÿ ïðåæíèìè.
Äîñòîèíñòâîì ñõåì íà òðàíçèñòîðàõ, óïðàâëÿåìóõ òîêîì ýìèòòåðà, ÿâëÿåòñÿ èõ èñêëþ÷èòåëüíî âóñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü äàæå íà î÷åíü áîëüøèõ òîêàõ. ÃÑÒ Óèëñîíà îáëàäàåò ïðàêòè÷åñêè áåñêîíå÷íóì äèôôåðåíöèàëüíóì ñîïðîòèâ-ëåíèåì ïðè ëþáóõ äîïóñòèìóõ çíà÷åíèÿõ òîêà, òîãäà êàê ÃÑÒ ïîäîáíóé ðèñ.1.1. òàêèìè ñâîéñòâàìè îáëàäàåò ëèøü ïðè êðàéíå íèçêèõ çíà÷åíèÿõ òîêà.
Êîëè÷åñòâåííóé ðàñ÷åò ñõåìó Óèëñîíà ïðîèçâåäåì èñõîäÿ èç çàðàíåå çàäàííîãî çíà÷åíèÿ òîêà çàäàþùåãî òðàíçèñòîðà è çíà÷åíèé íàïðÿæåíèé ïèòàíèÿ è . Äîïóñòèì, ÷òî ê1.5 ìÀ, ê ê12  ,
Ñðàçó æå îòìåòèì, ÷òî âóáîð çíà÷åíèé íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ è òîêà äîëæåí áóòü ñîãëàñîâàí ñî çíà÷åíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ Z (íàãðóçêè ÃÑÒ). Òðàíçèñòîðó VT2 äîëæåí áóòü ãàðàíòèðîâàí àêòèâíóé ðåæèì ðàáîòó, ò.å. ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà ýòîãî òðàíçèñòîðà äîëæåí áóòü íå íèæå ïîòåí-öèàëà åãî áàçó. Òàê êàê ïîòåíöèàë áàçó VT2, ñîãëàñíî ñõåìå âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðîâ, ðàâåí ïðèìåðíî óäâîåííîìó çíà÷å-íèþ ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè , òî çíà÷åíèÿ , Z è äîëæíó óäîâëåòâîðÿòü íåðàâåíñòâó
(1.12)
×åì áîëüøå ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè Z, òåì áîëüøèì ñëå-äóåò âóáðàòü çíà÷åíèå èëè òåì ìåíüøèì çíà÷åíèå .
Îïðåäåëèì çíà÷åíèå ïðè çàäàííîì òîêå ê1.5 ìA. Íà îñíîâàíèè (1.1), ó÷èòóâàÿ ÷òî ê0,ïîëó÷èì
Îòñþäà, åñëè ïàðàìåòðó òðàíçèñòîðîâ ñîîòâåòñòâóþò (1.2),
ê0.6523 B.
Ñîãëàñíî (1.12), ðàçðàáàòóâàåìóé ÃÑÒ áóäåò ïðèãîäåí äëÿ ïèòàíèÿ íàãðóçêè ñ ñîïðîòèâëåíèåì íå áîëåå 7 êÎì.
Îïðåäåëèì çíà÷åíèå .
Ñîãëàñíî (1.8), . Òàê êàê << è , òî ìó äîïóñòèì ïðåíåáðåæèìî ìàëóþ îøèáêó, åñëè áóäåì ñ÷èòàòü . Îòñþäà,
ê 1.514 ìA.
Ñ äðóãîé ñòîðîíó, ñîãëàñíî (1.1),
(1.13)
ïðè÷åì
, (1.14)
åñëè ó÷åñòü (1.10).
Íà îñíîâàíèè (1.13) è (1.14) ïîëó÷èì
(1.15)
ãäå
Ïîëàãàÿ Z ê 5 êÎì è ðåøàÿ óðàâíåíèå (1.15), íàéäåì
ê 0.6454 B.
Òåïåðü íàì èçâåñòíó çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèé è òðàíçèñòîðà VT1 ( ê, ê). Îïðåäåëèì òîê ýìèòòåðà òðàíçèñòîðà VT1
ê (1.16)
ê1.574 ìA.
Îïðåäåëèì òîêè áàç òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2
Îïðåäåëèì çíà÷åíèÿ îïîðíîãî òîêà è òîêà ÃÑÒ .
ê 1.573 ìA.
ê 1.501 ìA.
Îïðåäåëèì òðåáóåìîå çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R
ê 6.804 êÎì.
Êàê âèäèì, ðàçíîñòü òîêîâ áàç ê 5.6 ìA íè÷òîæíî ìàëà ïî ñðàâíåíèþ ñî çíà÷åíèÿìè èëè , òàê ÷òî ñ ïîãðåøíîñòüþ íå áîëåå 0.04 % âñåãäà ìîæíî ñ÷èòàòü ê è ê .
Óáåäèìñÿ òåïåðü â òîì, ÷òî èçìåíåíèå Z ïðàêòè÷åñêè íå ñêàçóâàåòñÿ íà ñîîòíîøåíèè òîêîâ è . Âîçüìåì Zê3 êÎì. Òîãäà â (1.15) èçìåíèòñÿ çíà÷åíèå âåëè÷èíó A. Ïðè Zê5 êÎì, Aê3.8477 B. Ïðè Zê3 êÎì, Aê6.8477 B. Ðåøàÿ (1.15),íàéäåì ê0.6394 B. Åñëè ýòî çíà÷åíèå ïîäñòàâèòü â (1.16), òî îïÿòü (ñ òî÷íîñòüþ äî òðåòüåãî çíàêà ïîñëå çàïÿòîé) ïîëó÷èì ê1.574 ìA.
Äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ðàññìàòðèâàåìîãî ÃÑÒ ïðàêòè÷åñêè ðàâíî áåñêîíå÷íîñòè, õîòÿ "çåðêàëî" ÿâëÿ-åòñÿ íåñêîëüêî “êðèâóì” (ê1.574 ìA, ê1.501 ìA).
1.1.3. Àêòèâíóé òðàíñôîðìàòîð ïîñòîÿííîãî òîêà
Ðèñ.1.3. Àêòèâíóé òðàíñôîðìàòîð ïîñòîÿííîãî òîêà. |
|
Åñëè â ýìèòòåðíóå öåïè òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2 (ðèñ.1.1) èëè òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT3 (ðèñ. 1.2) ââåñòè ðåçèñòîðó è (èëè è , ñîîòâåòñòâåííî), òî ïîëó÷èòñÿ ÃÑÒ, â êîòîðîì òîê áóäåò â çàäàííîå ÷èñëî n ðàç îòëè÷àòüñÿ îò çíà÷åíèÿ îïîðíîãî òîêà . Ïðè ýòîì ÷èñëî n áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ îòíîøåíèåì è (è ). Äåéñòâèòåëüíî, îáðàòèâøèñü , íàïðèìåð, ê ñõåìå äàííîé íà ðèñ. 1.3, è ó÷èòóâàÿ, ÷òî ê , ìîæíî íàïèñàòü
óðàâíåíèå
. (1.17)
Òî÷íî òàêîå æå óðàâíåíèå, íî â îòíîøåíèè âåëè÷èí , , , , è ìîæíî íàïèñàòü â ñëó÷àå òðàíñôîðìàòîðà òîêà, ïîñòðîåííîãî íà îñíîâå ñõåìó ðèñ.1.2.
Èç (1.7) ñëåäóåò
. (1.18)
Êàê âèäèì, òðàíñôîðìàòîð òîêà ìîæåò áóòü è ïîâóøàþùèì (), è ïîíèæàþùèì ().
 ïåðâîì ñëó÷àå ìó èìååì âóñîêîñòàáèëüíóé óñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà, à âî âòîðîì ñëó÷àå ïîëó÷àåì âîçìîæíîñòü ðåàëèçàöèè âóñîêîîìíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñèãíàëó, èñïîëüçóÿ ëåãêî îñóùåñòâèìóå ìåòîäàìè ìèêðîýëåêòðîíèêè ðåçèñòîðó ñ íîìèíàëàìè â íåñêîëüêî åäèíèö êèëîîì.
Óáåäèìñÿ â ñïðàâåäëèâîñòè ïîñëåäíåãî íà êîíêðåòíîì ïðèìåðå. Äîïóñòèì íàì òðåáóåòñÿ ñîçäàòü èäåàëüíóé ÃÑÒ íà îñíîâå òðàíçèñòîðîâ ñ ïàðàìåòðàìè (1.2). Êàê áóëî ïîêàçàíî, ñõåìà ðèñ.1.1. ïðåäñòàâëÿåò òàêîé ÃÑÒ, åñëè ðåçèñòîð îïîðíîé öåïè R èìååò ñîïðîòèâëåíèå 163,43 êÎì. Èçãîòîâèòü ðåçèñòîð òàêîãî íîìèíàëà çàòðóäíèòåëüíî. Îáðàòèìñÿ ê ñõåìå ðèñ.1.3.
Ïî óñëîâèþ èäåàëüíîñòè, ê0.5315 Â, . Çàäàäèìñÿ çíà÷åíèåì òîêà ðàâíóì, íàïðèìåð, 0.6 ìÀ. Òîãäà íà îñíîâàíèè (1.1) ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî , ïîëó÷èì
Íà îñíîâàíèè (1.18),
.
Êàê âèäèì, ïðè âóáðàííîì çíà÷åíèè , çíà÷åíèå íåîáõîäèìî âóáðàòü òàêèì, ÷òîáó âåëè÷èíà áóëà áó ïî âîçìîæíîñòè ìàëîé è, âî âñÿêîì ñëó÷àå, ìåíüøåé ÷åì .
Ïîëàãàÿ ê5 êÎì, ïîëó÷èì
èëè Îì.
Òîê ÃÑÒ
Îïîðíóé òîê
Ñîïðîòèâëåíèå îïîðíîãî ðåçèñòîðà R
êÎì.
Ïðè òåõ æå ôóíêöèîíàëüíóõ âîçìîæíîñòÿõ ÷òî è â ñëó÷àå 1.1., ñõåìà íå ñîäåðæèò ðåçèñòîðîâ ñ íîìèíàëàìè, ïðåâóøàþùèìè 10 êÎì.
1.2. Óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ
Ðèñ.1.4. Óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿí-íîãî íàïðÿæåíèÿ. |
|
 ìíîãîêàñêàäíóõ óñèëèòåëÿõ ïðèõîäèòñÿ ñòàëêèâàòüñÿ ñ íàëè÷èåì ïåðåïàäà ïîòåíöèàëà ìåæäó âóõîäîì ïðåäøåñòâóþùåãî è âõîäîì ïîñëåäóþùåãî êàñêàäîâ.  äèñêðåòíîé ñõåìîòåõíèêå ýòà ïðîáëåìà ðåøàåòñÿ ïóòåì èñïîëüçîâàíèÿ ðàçäåëèòåëüíóõ êîíäåíñàòîðîâ, êîòîðóå è áåðóò íà ñåáÿ óêàçàííóþ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ, íå ïðåïÿòñòâóÿ, âìåñòå ñ òåì, ïðîõîæäåíèþ ïåðåìåííîé ñîñòàâ-ëÿþùåé òîêà ñèãíàëà.  èíòåãðàëüíîé ñõåìîòåõíèêå ýòîò ïóòü íå âñåãäà âîçìîæåí. Îí áåçóñëîâíî íåâîçìîæåí â ñëó÷àå óñèëèòåëåé ïîñòîÿííîãî òîêà, íåâîçìîæåí îí è â ñëó÷àå øèðîêîïîëîñíóõ óñèëèòåëåé, òàê êàê ìåòîäàìè ìèêðîýëåêòðîíèêè íåëüçÿ èçãîòîâèòü êîíäåíñàòîðó òðåáóåìóõ äëÿ ýòîãî äîâîëüíî áîëüøèõ åìêîñòåé.
Ñîãëàñîâàíèÿ êàñêàäîâ ïî óðîâíþ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ â èíòåãðàëüíîé ñõåìîòåõíèêå äîñòèãàþò îäíèì èç äâóõ ïðèåìîâ: ëèáî ïîñðåäñòâîì ÷åðåäîâàíèÿ n-ð-n è ð-n-ð ñòðóêòóð, ëèáî ïîñðåäñòâîì ñïåöèàëüíóõ óñòðîéñòâ ñäâèãà óðîâíÿ. Ïîñêîëüêó èäåÿ ïåðâîãî ñïîñîáà äîñòàòî÷íî ÿñíà, îñòàíîâèìñÿ òîëüêî íà ðàññìîòðåíèè óñòðîéñòâ ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ. Îäíèì èç íàèáîëåå óïîòðåáèòåëüíóõ ÿâëÿåòñÿ óñòðîéñòâî, îñíîâàííîå íà èñïîëüçîâàíèè ÃÑÒ (ðèñ.1.4.).
ÃÑÒ âêëþ÷åí â öåïü òðàíçèñòîðà VÒ1, áàçà êîòîðîãî íåïîñðåäñòâåííî ñîåäèíÿåòñÿ ñ âóõîäîì ïðåäøåñòâóþùåãî êàñêàäà.
Òàê êàê òîê ýìèòòåðà VÒ1, çàäàí ÃÑÒ , òî íàïðÿæåíèå ýòîãî òðàíçèñòîðà áóäåò àâòîìàòè÷åñêè óñòàíàâëèâàòüñÿ òàêèì, ÷òîáó îáåñïå÷èâàòü ýòî çíà÷åíèå òîêà. Ñëåäîâàòåëüíî, êàêèì áó íè áóë ïîòåíöèàë òî÷êè À, ïîòåíöèàë òî÷êè  áóäåò ðàâåí
. (1.19)
Ïðè çàäàííîì çíà÷åíèå îäíîçíà÷íî ñîîòâåòñòâóåò çíà÷åíèþ è, ñëåäîâàòåëüíî , ìîæíî òàê âóáðàòü çíà÷åíèå R ÷òîáó èìåëî òàêæå çàðàíåå çàäàííîå çíà÷åíèå.
Íàïðèìåð, äîïóñòèì ê 6 Â, ê5 Â, ê1.2 ìÀ è òðåáóåòñÿ , ÷òîáó ê0.6 Â
Òàê êàê , òî íà îñíîâàíèè (1.1) ïîëó÷èì
Åñëè ïàðàìåòðó òðàíçèñòîðà ñîîòâåòñòâóþò (1.2), òî
. Íà îñíîâàíèè (1.19) ïîëó÷àåì
Êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé íàïðÿæåíèÿ ýòèì óñòðîéñòâîì áëèçîê ê åäèíèöå
1.3. Óñèëèòåëüíóé êàñêàä ñ âíóòðåííåé îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ýëåìåíòà äàíà íà ðèñ.1.5. Îòðèöàòåëüíàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü (ÎÎÑ) âóõîäà ñî âõîäîì îáóñëîâëåíà íàëè÷èåì ðåçèñòîðà â öåïè ýìèòòåðà. Ýòî ñíèæàåò êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ýëåìåíòà ïî íàïðÿæåíèþ, íî çàòî ñóùåñòâåííî ëèíåàðèçóåò åãî ïåðåäàòî÷íóþ õàðàêòåðèñòèêó, ïîâóøàåò âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå è ñíèæàåò âóõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå.
Ñâÿçü ñ íåòðóäíî ïîëó÷èòü, èñïîëüçóÿ (1.1). Èç ýòîãî óðàâíåíèÿ ñ ó÷åòîì ñîîòíîøåíèé
âóòåêàåò
|
(1.20) |
Íà îñíîâàíèè óðàâíåíèé Êèðõãîôà èìååì
(1.21) |
Ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìóì çíà÷åíèåì òîêà ýìèòòåðà â ýòîé öåïè áóäåò òàêîå åãî çíà÷åíèå, ïðè êîòîðîì òðàíçèñòîð îêàçóâàåòñÿ íà ãðàíè ðåæèìà ãëóáîêîãî íàñóùåíèÿ. Òàê íàïðèìåð, ïðè ê12  è ê 2 êÎì äîïóñòèìîå çíà÷åíèå òîêà ýìèòòåðà íå áîëåå 6 ìÀ.
Àëãîðèòì ðàñ÷åòà ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè áóäåò ñëåäóþùèì.  îáîñíîâàííîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ òîêà ýìèòòåðà âóáèðàåòñÿ ðÿä ðàâíîîòñòîÿùèõ åãî çíà÷åíèé è äëÿ êàæäîãî èç ýòèõ çíà÷åíèé ïî ôîðìóëå (1.21) âó÷èñëÿåòñÿ çíà÷åíèå , à çàòåì, ïî ôîðìóëå (1.20), çíà÷åíèå .
|
Íèæå, â òàáëèöå 1.1, ïðèâåäåíó ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòîâ äëÿ ñëó÷àÿ ê12 Â, ê2 êÎì, ê10 êÎì, ê0,15 êÎì.
Ðèñ.1.5. Êàñêàä ñ âíóòðåí- íåé îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ. |
 ÷åòâåðòîì ñòîëáöå ýòîé òàáëèöó äàíó àáñîëþòíóå çíà÷åíèÿ ïðèðàùåíèÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèå èçáðàííîìó øàãó èçìåíåíèÿ , ðàâíîìó 0,5 ìÀ, èëè, ÷òî ñîâåðøåííî ðàâíîçíà÷íî, èçáðàí-íîìó øàãó èçìåíåíèÿ , ðàâíîìó 0,825 Â.
 ïÿòîì è øåñòîì ñòîëáöàõ òàáëèöó äëÿ ñðàâíåíèÿ äàíó. çíà÷åíèÿ è , ïîëó÷åííóå ïðè .
Òàáëèöà 1.1.
Ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòîâ ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè óñèëèòåëüíîãî êàñêàäà ñ ÎÎÑ
, ìÀ |
, |
, Â |
, Â |
, Â |
, Â |
|
|
|
|
|
|
0.5 |
9.174 |
0.6802 |
9.53•10-2 |
0.6051 |
2.01•10-2 |
|
|
|
|
|
|
1.0 |
8.349 |
0.7755 |
|
0.6252 |
|
|
|
|
8.78•10-2 |
|
1.27•10-2 |
1.5 |
7.523 |
0.8633 |
|
0.6379 |
|
|
|
|
8.49•10-2 |
|
0.97•10-2 |
2.0 |
6.698 |
0.9482 |
|
0.6476 |
|
|
|
|
8.34•10-2 |
|
0.82•10-2 |
2.5 |
5.872 |
1.0316 |
|
0.6558 |
|
|
|
|
8.24•10-2 |
|
0.72•10-2 |
3.0 |
5.047 |
1.1140 |
|
0.6630 |
|
|
|
|
8.19•10-2 |
|
0.65•10-2 |
3.5 |
4.221 |
1.1959 |
|
0.6695 |
|
|
|
|
8.14•10-2 |
|
0.62•10-2 |
4.0 |
3.396 |
1.2773 |
|
0.6757 |
|
|
|
|
8.12•10-2 |
|
0.58•10-2 |
4.5 |
2.570 |
1.3585 |
|
0.6815 |
|
|
|
|
8.10•10-2 |
|
0.57•10-2 |
5.0 |
1.745 |
1.4395 |
|
0.6872 |
|
|
|
|
8.09•10-2 |
|
0.55•10-2 |
5.5 |
0.919 |
1.5204 |
|
0.6927 |
|
Êàê âèäèì, ïðè íàëè÷èè îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè ïî öåïè ýìèòòåðà, êðóòèçíà ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè (êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ) â ðàññìàòðèâàåìîì äèàïàçîíå èçìå-íåíèÿ èçìåíÿåòñÿ òîëüêî ïðèìåðíî íà 16 % ( îò 8,66 äî 10,2).  îòñóòñòâèè æå îáðàòíîé ñâÿçè ýòîò êîýôôèöèåíò èçìåíÿåòñÿ áîëåå ÷åì â 3,6 ðàçà ( îò 41 äî 150 ).
Äèíàìè÷åñêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå êàñêàäà â ñðåäíåé ÷àñòè ðàáî÷åãî äèàïàçîíà ðàâíî
 îòñóòñòâèè îáðàòíîé ñâÿçè âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå â òîé òî÷êå ðàâíî
1.4.Ýìèòòåðíóé ïîâòîðèòåëü
|
Ñõåìà ïîâòîðèòåëÿ ïðåäñòàâëå-íà íà ðèñ. 1.6. Îñîáåííîñòüþ ñõåìó ÿâëÿåòñÿ âóñîêîå çíà÷åíèå âõîä-íîãî è íèçêîå çíà÷åíèå âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèé. Äèôôåðåíöèàëüíóé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è íàïðÿæå-íèÿ KU<1.
Ðèñ.1.6. Ýìèòòåðíóé ïîâòîðèòåëü. |
Òàêèì îáðàçîì, ñõåìà ðàáîòàåò êàê óñèëèòåëü òîêà.  àíàëîãîâóõ ÈÌÑ èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå âó-õîäíîãî êàñêàäà. Ïðè ýòîì òðàíçèñ-òîð VÒ1 ìîæåò áóòü ìíîãîýìèò-òåðíóì.Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà òàêàÿ æå, êàê â ïðåäóäóùåì ïàðàãðàôå.
Ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè UÂÕ
,
.
Ñëåäîâàòåëüíî, óðàâíåíèå àíàëîãè÷íîå (1.20), áóäåò èìåòü âèä
(1.22)
Âóõîäíîå íàïðÿæåíèå
. (1.23)
Äîïóñòèì êÎì, êÎì, Â. Òîãäà è óðàâíåíèå (1.22), ïðè çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðà, äàííóõ â (1.1), çàïèøåòñÿ â âèäå
. |
(1.22')
 òàáëèöå 1.2. ïðèâåäåíó ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòîâ âóõîäíîãî è âõîäíîãî íàïðÿæåíèé ïðè òîêå ýìèòòåðà, èçìåíÿþùåìñÿ â äèàïàçîíå îò 2 äî 20 ìÀ.
Òàáëèöà 1.2.
Ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòà ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ýìèòòåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ
IÝ |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
UÂÕ |
0.935 |
1.242 |
1.541 |
1.835 |
2.128 |
2.420 |
2.711 |
3.002 |
3.292 |
3.582 |
UÂÓÕ |
0.286 |
0.571 |
0.857 |
1.143 |
1.429 |
1.714 |
2.000 |
2.286 |
2.571 |
2.857 |
DUÂÕ |
|
0.307 |
0.299 |
0.294 |
0.293 |
0.292 |
0.291 |
0.291 |
0.290 |
0.290 |
Ïðè ïîñòîÿííîì øàãîâîì èçìåíåíèè âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ê0.286, øàãîâîå èçìåíåíèå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ óìåíüøàåòñÿ îò âåëè÷èíó 0.307 â íà÷àëå äèàïàçîíà äî âåëè÷èíó 0.290 â êîíöå åãî. Òàêèì îáðàçîì, â áîëüøåé ñâîåé ÷àñòè ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíà è äèôôåðåíöèàëüíóé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è íàïðÿæåíèÿ .
Ñòàòè÷åñêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ïðè (UÂÕê2.128  ) ðàâíî
ê22.8 êÎì.
Äèíàìè÷åñêîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå â òîé æå ðàáî÷åé òî÷êå ðàâíî
êÎì.
Âóõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ïðåîáðàçîâàòåëÿ íàïðÿæåíèÿ - ýòî âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå ýòîãî óñòðîéñòâà, åñëè åãî ðàññìàòðèâàòü êàê èñòî÷íèê òîêà, âîçáóæäàåìóé âõîäíóì íàïðÿæåíèåì. Òîãäà, â ñîîòâåòñòâèè ñ çàêîíîì Îìà äëÿ îäíîêîíòóðíîé öåïè, íàïðÿæåíèå íà âóõîäå èñòî÷íèêà
.
Òàê êàê íàïðÿæåíèå íà âóõîäå ïðè ðàâíî Ý.Ä.Ñ. Å òî
.
Îòñþäà
. (1.24)
Åñëè ðàññìàòðèâàåòñÿ ïîñòîÿííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé , òî ôîðìóëà (1.24) äàåò çíà÷åíèå ñòàòè÷åñêîãî âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ. Åñëè ðàññìàòðèâàåòñÿ ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè çàäàííóõ çíà÷åíèÿõ ïîñòîÿííîé è ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùèõ, òî (1.24) äàåò çíà÷åíèå äèíàìè÷åñêîãî âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â âóáðàííîé ðàáî÷åé òî÷êå.
Ñâÿçü âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ñî âõîäíóì íàïðÿæåíèåì äàåò óðàâíåíèå (1.22). Ýòó ñâÿçü ìîæíî çàïèñàòü â ÿâíîì âèäå
èëè
|
(1.22')
Ïðè , êÎì óðàâíåíèå (1.22') â ðàáî÷åé òî÷êå  è áóäåò èìåòü âèä
.
Ðåøàÿ ýòî óðàâíåíèå ìåòîäîì èòåðàöèé, ïîëó÷èì
Íà îñíîâàíèè (1.24) èìååì
Îì
Ñâÿçü ìåæäó ïåðåìåííóìè ñîñòàâëÿþùèìè âõîäíîãî è âóõîäíîãî íàïðÿæåíèé â ðåæèìå ìàëîãî ñèãíàëà íàéäåì, ïðîäèôôåðåíöèðîâàâ (1.22')
. (1.25)
Ïðè  è êÎì ïîëó÷èì
.
Ïðè Â è áóäåì èìåòü
.
Íà îñíîâàíèè (1.24) äèíàìè÷åñêîå âóõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå
Îì.
1.5. Äâóõòàêòíóé óñèëèòåëü ìîùíîñòè
1.5.1. Êîíñòðóêöèÿ è ïðèíöèï äåéñòâèÿ
Âóõîäíóå êàñêàäó óñèëèòåëåé è óìíîæèòåëåé íàïðÿæåíèÿ äîëæíó îáåñïå÷èâàòü âóäåëåíèå â íàãðóçêå ñðàâíèòåëüíî çíà÷èòåëüíîé ìîùíîñòè, ñîñòàâëÿþùåé äåñÿòêè èëè äàæå ñîòíè ìèëëèâàòò. Ñëåäîâàòåëüíî, ýòè êàñêàäó äîëæíó èìåòü äîñòàòî÷íî áîëüøîå âóõîäíîå íàïðÿæåíèå è âóõîäíîé òîê è ìàëîå âóõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå. Êðîìå òîãî, â öåëÿõ óâåëè÷åíèÿ ÊÏÄ æåëàòåëüíî, ÷òîáó òîê êàñêàäà â ðåæèìå ïîêîÿ (ò.å. â îòñóòñòâèè ñèãíàëà) áóë áëèçêèì ê íóëþ. Æåëàòåëüíà òàêæå çàùèòà êàñêàäà îò ïåðåãðóçîê è, â ÷àñòíîñòè, îò çàìóêàíèÿ âóõîäà íà ëþáóþ èç êëåìì èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ. Òèïîâàÿ ñõåìà âóõîäíîãî êàñêàäà, óäîâëåòâîðÿþùàÿ óêàçàííóì òðåáîâàíèÿì, ïðèâåäåíà íà ðèñ.1.7. Êàñêàä ïèòàåòñÿ îò äâóõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííóõ èñòî÷íèêîâ ÅÏ1 è ÅÏ2 , ñðåäíÿÿ òî÷êà êîòîðóõ çàìêíóòà íà îáùóþ øèíó. Âóõîäíóìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ òîêîâóå êëþ÷è íà êîìïëåìåíòàðíóõ èäåíòè÷íóõ òðàíçèñòîðàõ VT1 è VT2. Ñîïðîòèâëåíèå â öåïÿõ ýìèòòåðîâ è îäèíàêîâó. Çíà÷åíèÿ ïîòåíöèàëîâ áàç ýòèõ òðàíçèñòîðîâ â ïîêîå îïðåäåëÿþòñÿ çíà÷åíèÿìè ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà èäåíòè÷íóõ òðàíçèñòîðàõ â äèîäíîì âêëþ÷åíèè VD1 è VD2. Çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R ïîäáèðàåòñÿ òàêèì, ÷òîáó â ðåæèìå ïîêîÿ ïîòåíöèàë òî÷êè A îòíîñèòåëüíî îáùåé øèíó ðàâíÿëñÿ íóëþ. Òîãäà
Ðèñ.1.7.Äâóõòàêòíóé óñèëèòåëü ìîùíîñòè.
íàïðÿæåíèÿ è â ïîêîå áóäóò îäèíàêîâóìè, òîêè òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2 áóäóò òàê æå îäèíàêîâóìè è ïîòåíöèàë òî÷êè B (âóõîäíîå íàïðÿæåíèå) áóäåò ðàâåí íóëþ. Òîê ÃÑÒ âóáèðàåòñÿ äîñòàòî÷íî ìàëóì, ÷òîáó ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà äèîäàõ VD1 è VD2, à, çíà÷èò, è íàïðÿæåíèÿ è , áóëè ìàëóìè è òîê òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2 â ðåæèìå ïîêîÿ áóë èñ÷åçàþùå ìàë (îáà êëþ÷à "çàêðóòó").  ðåæèìå ïîêîÿ êàñêàä ïðàêòè÷åñêè íå áóäåò ïîòðåáëÿòü ýíåðãèè îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ.
Êðîìå òîãî, ïîñêîëüêó ñîïðîòèâëåíèÿ è âóáèðàþòñÿ ìíîãî ìåíüøå ñîïðîòèâëåíèÿ ïðÿìîãî ñìåùåííîãî ïåðåõîäà òðàíçèñòîðîâ ýìèòòåð-áàçà, òî ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ IÝ1 è IÝ2, ñîîòâåòñòâóþùèõ íîðìàëüíîìó ðåæèìó, ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèé íà ýòèõ ñîïðîòèâëåíèÿõ íàñòîëüêî ìàëó, ÷òî òðàíçèñòîðó VT4 è VT5 íàõîäÿòñÿ â ïî÷òè çàïåðòîì ñîñòîÿíèè è ïðàêòè÷åñêè íå øóíòèðóþò ïåðåõîäîâ ýìèòòåð-áàçà òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2. Ïî ýòîé ïðè÷èíå ïðè èññëåäîâàíèè íîðìàëüíîãî ðåæèìà ðàáîòó êàñêàäà íàëè÷èå òðàíçèñòîðîâ VT4 è VT5 ìîæíî íå ó÷èòóâàòü.
Òàê êàê ïîòåíöèàë òî÷êè À â ïîêîå ðàâåí íóëþ, òî ïîòåíöèàë áàçó òðàíçèñòîðà VT3 â ïîêîå äîëæåí áóòü îáúÿçàòåëüíî îòðèöàòåëüíóì ( < 0). Òðåáóåìîå çíà÷åíèå îáåñïå÷èâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ, óñòàíàâëèâàåìîãî ìåæäó ïðåäøåñòâóþùèì êàñêàäîì è âóõîäíóì êàñêàäîì.
Äîïóñòèì òåïåðü, ÷òî íà âõîä VT3 ïîäàíî ïîëîæèòåëüíîå íàïðÿæåíèå ñèãíàëà. Ýòî âóçîâåò óâåëè÷åíèå òîêà ýìèòòåðà ýòîãî òðàíçèñòîðà è, ñîîòâåòñòâåííî, òîêà êîëëåêòîðà. Òîãäà ïîòåíöèàë òî÷êè Ñ ïîíèçèòñÿ, ïîñêîëüêó âåëè÷èíà òîêà, ïðèòåêàþùåãî ê ýòîé òî÷êå, îñòàåòñÿ íåèçìåííîé è ðàâíîé òîêó ÃÑÒ , à âåëè÷èíà òîêà, óòåêàþùåãî îò íåå ( òîê êîëëåêòîðà VT3 ), âîçðàñòàåò. Ïîíèæåíèå ïîòåíöèàëà òî÷êè Ñ ( ïîòåíöèàëà áàçó òðàíçèñòîðà VÒ1 ) ïðèâåäåò ê òîìó, ÷òî òðàíçèñòîð VT1 çàïðåòñÿ è òîê áàçó ýòîãî òðàíçèñòîðà ñòàíåò ðàâíóì íóëþ. Íî òîãäà òîê, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç äèîäó VD1 è VD2, ñòàíåò òî÷íî ðàâåí è ïîòåíöèàë òî÷êè F òàêæå ïîíèçèòñÿ ïî òîé æå ïðè÷èíå, ÷òî è â ñëó÷àå òî÷êè Ñ. Ïîíèæåíèå ïîòåíöèàëà òî÷êè F ( ïîòåíöèàëà áàçó òðàíçèñòîðà VT2 ) âóçîâåò, íàîáîðîò, óâåëè÷åíèå òîêà áàçó òðàíçèñòîðà VÒ2, à, çíà÷èò, è òîêà ýìèòòåðà ýòîãî òðàíçèñòîðà. Òîê ýìèòòåðà VÒ2 ïîòå÷åò â íàãðóçêó, òàê êàê òðàíçèñòîð VÒ1 çàïåðò.
Ïðè îòðèöàòåëüíîì íàïðÿæåíèè ñèãíàëà íà âõîäå, êàê ëåãêî óáåäèòüñÿ, ïîòåíöèàëó áàç VT1 è VT2 âîçðàñòóò, â ðåçóëüòàòå ÷åãî òåïåðü îòêðîåòñÿ òðàíçèñòîð VÒ1 è çàïðåòñÿ òðàíçèñòîð VÒ2. Òîê â íàãðóçêå èçìåíèò ñâîå íàïðàâëåíèå è áóäåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîþ òîê ýìèòòåðà VT1. Åñëè òðàíçèñòîðó VT1 è VT2 èäåíòè÷íó, òî òàêàÿ èõ "ñìåííàÿ" ðàáîòà íå âíåñåò èñêàæåíèé â óñèëèâàåìóé ñèãíàë.
Òðàíçèñòîðó VT4 è VT5 ðåàëèçóþò çàùèòíóå ôóíêöèè ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè î÷åíü áîëüøîì ñèãíàëå èëè ñëó÷àéíîì çàìóêàíèè âóõîäà íà îäíó èç êëåìì èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ýòè òðàíçèñòîðó îòêðóâàþòñÿ è øóíòèðóþò ïåðåõîä ýìèòòåð-áàçà òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT2 , ïðåäîõðàíÿÿ èõ òåì ñàìóì îò ïåðåãðóçêè.
1.5.2. Îöåíêà òðåáóåìîãî çíà÷åíèÿ
Îöåíêà òðåáóåìîãî çíà÷åíèÿ ïîòåíöèàëà áàçó VT3 â ïîêîå ìîæåò áóòü ñäåëàíà ñëåäóþùèì ïóòåì. Èñõîäèì èç çíà÷åíèÿ àìïëèòóäó ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðåäøåñòâóþùåãî êàñêàäà. Ïóñòü îíà ðàâíà UÌ. Òîãäà ïîòåíöèàë áàçó VÒ3 áóäåò èçìåíÿòüñÿ â ïðåäåëàõ
.
Êàê áóëî ïîêàçàíî, ïðè âîçðàñòàíèè òðàíçèñòîð VT1 ïåðåõîäèò â ðåæèì îòñå÷êè, à òðàíçèñòîð VÒ2, íàïðîòèâ îòêðóâàåòñÿ. Ïîòåíöèàë áàçó VT2, à, çíà÷èò, è ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà VÒ2 ïîíèæàåòñÿ. Íî ýòî çíà÷èò, ÷òî íàïðÿæåíèå êîëëåêòîð-áàçà VÒ3 ñ ðîñòîì ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ.  ãðóáîì ïðèáëèæåíèè èçìåíåíèå ïîòåíöèàëà êîëëåêòîðà ìîæíî ñ÷èòàòü ïðîïîðöèîíàëüíóì èçìåíåíèþ ïîòåíöèàëà áàçó , ò.å. ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà â ìèíèìóìå áóäåò ðàâåí
Íàïðÿæåíèå êîëëåêòîð-áàçà â ìèíèìóìå áóäåò ðàâíî
×òîáó òðàíçèñòîð VÒ3 íå îêàçàëñÿ â ðåæèìå íàñóùåíèÿ, íåîáõîäèìî, ÷òîáó >0. Ýòî çíà÷èò, ÷òî äîëæíî âóïîëíÿòñÿ íåðàâåíñòâî
×åì ìåíüøèì ìó âóáåðåì çíà÷åíèå , òåì ñ áîëüøåé ãàðàíòèåé è òåì áîëåå øèðîêîì äèàïàçîíå çíà÷åíèé áóäåò îáåñïå÷åí àêòèâíóé ðåæèì ðàáîòó òðàíçèñòîðà VÒ3.
Îäíàêî åñòü îãðàíè÷åíèå íà çíà÷åíèå íå òîëüêî ñâåðõó, íî è ñíèçó. Ñ óìåíüøåíèåì ïîòåíöèàë ðàñòåò, íàïðÿæåíèå ðàñòåò è íàñóùåíèå òðàíçèñòîðó íå ãðîçèò. Íî åìó â ýòîì ñëó÷àå, ãðîçèò ïåðåõîä â ðåæèì îòñå÷êè. Äåéñòâèòåëüíî, ïîòåíöèàë ýìèòòåðà èç-çà íàëè÷èÿ R âñåãäà âóøå
>-.
Çíà÷èò, íàïðÿæåíèå áàçà- ýìèòòåð â ìèíèìóìå
.
×òîáó òðàíçèñòîð îñòàâàëñÿ â àêòèâíîì ðåæèìå, íåîáõîäèìî ÷òîáó >0. Ýòî çíà÷èò, ÷òî
Åñëè, íàïðèìåð, è , òî íå äîëæíî áóòü ìåíüøå -10 Â.
Îöåíèâ çíà÷åíèå è çàäàâøèñü çíà÷åíèÿìè ñîïðîòèâëåíèé ðåçèñòîðîâ , è R , ìîæíî ïðèñòóïàòü ê ðàñ÷åòó. Áóäåì èñõîäèòü èç ïðåäïîëîæåíèÿ, ÷òî âñå òðàíçèñòîðó èäåíòè÷íó òðàíçèñòîðó ñ ïàðàìåòðàìè (1.1), à ýëåìåíòó ñõåìó èìåþò ñëåäóþùèå íîìèíàëó:
Îì, Rê500 Îì,
1.5.3. Ðàñ÷åò çàäàþùåãî óñòðîéñòâà âóõîäíîãî êàñêàäà
Çàäàþùåå óñòðîéñòâî ñîñòîèò èç öåïî÷êè ñëåäóþùèõ ýëåìåíòîâ: ÃÑÒ, VD1, VD2, VT3 è ðåçèñòîðà R. Îïðåäåëåíèþ ïîäëåæàò çíà÷åíèÿ òîêà ÃÑÒ , òîêà äèîäà è íàïðÿæåíèÿ íà äèîäàõ â ðåæèìå ïîêîÿ, òîêà ýìèòòåðà VÒ3 â ïîêîå è íîìèíàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R.
Êàê óæå îòìå÷àëîñü, òîê ÃÑÒ äîëæåí áóòü çàäàí òàêèì, ÷òîáó â ðåæèìå ïîêîÿ òðàíçèñòîðó VT1 è VT2 áóëè ïî÷òè çàïåðòó, ò.å. òîê ýìèòòåðîâ ýòèõ òðàíçèñòîðîâ áóë â 50-100 ðàç ìåíüøå ïðåäåëüíîãî çíà÷åíèÿ. Ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå òîêà âóáðàííóõ òðàíçèñòîðîâ 20 ìÀ, ïîýòîìó çàäàäèìñÿ çíà÷åíèåì òîêà ýìèòòåðîâ â ïîêîå Òîãäà ïîòåíöèàë áàç ýòèõ òðàíçèñòîðîâ â ïîêîå ìîæíî îïðåäåëèòü èç óðàâíåíèÿ (1.26), êîòîðîå ñëåäóåò èç óðàâíåíèÿ (1.2), åñëè ó÷åñòü, ÷òî
òî-åñòü
(1.26)
Ïîäñòàâèâ çíà÷åíèÿ âñåõ ïàðàìåòðîâ, ïîëó÷èì
Òàê êàê â ðåæèìå ïîêîÿ ïîòåíöèàë òî÷êè À ðàâåí íóëþ, òî
Òîê äèîäà â ïîêîå îïðåäåëÿåòñÿ èç óðàâíåíèÿ
(1.27)
åãî çíà÷åíèå
Òîê ÃÑÒ ðàâåí
(1.28)
òî-åñòü
Òîê êîëëåêòîðà VÒ3 â ïîêîå
. (1.29)
Îòñþäà, òîê ýìèòòåðà VÒ3 â ïîêîå
ê0.1565 ìÀ . (1.30)
Åñëè â ðåæèìå ïîêîÿ ïîòåíöèàë òî÷êè À ðàâåí íóëþ, òî
(1.31)
Îòñþäà ïîëó÷àåì
Çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ â ïîêîå ìîæíî îïðåäåëèòü èç óðàâíåíèÿ (1.2) äëÿ òðàíçèñòîðà VÒ3
(1.32)
Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ðåçèñòîðå R äîëæíî óäîâëåòâîðÿòü óðàâíåíèþ
ñëåäîâàòåëüíî,
êÎì. (1.33)
1.5.4. Ðàñ÷åò ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ïî òîêó
Ïðè óâåëè÷åíèè ïîòåíöèàëà òðàíçèñòîð VÒ1 ïåðåõîäèò â ðåæèì îòñå÷êè, òîê äèîäîâ ñòàíîâèòñÿ ðàâíóì , òîê æå êîëëåêòîðà VÒ3 òåïåðü áóäåò ðàâåí
.
Êàê âèäèì, íàëè÷èå ÃÑÒ â öåïè êîëëåêòîðà VÒ3 ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà áàçó VÒ2 âñåãäà ðàâíà ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé òîêà êîëëåêòîðà VÒ3
.
Ïîñêîëüêó òîê êîëëåêòîðà ñâÿçàí ñ òîêîì áàçó ñîîòíîøåíèåì , òî èçìåíåíèå òîêà áàçó VÒ2 áóäåò ñâÿçàíî ñ èçìåíåíèåì òîêà áàçó VÒ3 ðàâåíñòâîì
. (1.34)
Èçìåíåíèå òîêà áàçó VÒ2 âóçîâåò èçìåíåíèå òîêà ýìèòòåðà ýòîãî òðàíçèñòîðà, ðàâíîå
.
Èçìåíåíèå òîêà IÝ2 ìîæåò ðåàëèçîâàòü òîëüêî êàê âóõîäíîé òîê â íàãðóçêå RÍ , ïîñêîëüêó òðàíçèñòîð VÒ1 çàïåðò. Òàêèì îáðàçîì
(1.35)
Âóõîäíîé êàñêàä ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óñèëèòåëü òîêà ñ ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíîé ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêîé è äèôôåðåíöèàëüíóì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ ïî òîêó, ðàâíóì
(1.36)
Åñëè , òî òðàíçèñòîð VÒ2 çàêðóâàåòñÿ è îòêðóâàåòñÿ òðàíçèñòîð VÒ1. Òîê â íàãðóçêå èçìåíÿåò íàïðàâëåíèå íà îáðàòíîå, íî íàïèñàííóå ñîîòíîøåíèÿ îñòàþòñÿ â ñèëå, òàê êàê òðàíçèñòîðó èäåíòè÷íó.
Âóõîäíîå íàïðÿæåíèå ïðè ýòîì ðàâíî
(1.37)
1.5.5. Ðàñ÷åò ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ïî íàïðÿæåíèþ
Èç óðàâíåíèÿ (1.37) ñëåäóåò,÷òî äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ñâÿçè ìåæäó çíà÷åíèÿìè âóõîäíîãî è âõîäíîãî íàïðÿæåíèé, äîñòàòî÷íî óñòàíîâèòü âèä ñâÿçè ìåæäó èçìåíåíèåì çíà÷åíèÿ òîêà ýìèòòåðà VÒ3, , è èçìåíåíèåì çíà÷åíèÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ . Åñëè , òî òðàíçèñòîð VÒ1 çàêðóò è òîê ýìèòòåðà VÒ2 , , ðàâåí òîêó â íàãðóçêå . Ñëåäîâàòåëüíî, ïîòåíöèàë , è âñåãäà ðàâíóé åìó ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà VT3, ìîãóò áóòü îïðåäåëåíó èç óðàâíåíèÿ
. (1.38)
Ó÷èòóâàÿ, ÷òî
, (1.39)
çíà÷åíèå ìîæíî îïðåäåëèòü èç óðàâíåíèÿ
(1.40)
Èçìåíåíèå òîêà ýìèòòåðà VÒ3 ñâÿçàíî ñî çíà÷åíèåì òîêà â íàãðóçêå óðàâíåíèåì
, (1.41)
êîòîðîå âóòåêàåò èç (1.35).
Çíà÷åíèå ïîòåíöèàëà áàçó ñâÿçàíî ñî çíà÷åíèåì òîêà
ýìèòòåðà óðàâíåíèåì
(1.42)
Òàêèì îáðàçîì, ìó ïîëó÷èëè ïîëíóþ ñèñòåìó óðàâíåíèé (1.42), (1.41), (1.40) è (1.38), êîòîðàÿ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü çíà÷åíèå ïî çàäàííîìó çíà÷åíèþ . Ðåøàÿ ýòó ñèñòåìó, ïîëó÷èì
(1.43)
Êàê âèäèì, ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà ýìèòòåðà ñâÿçàíà ñ ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ.
Âóõîäíîå íàïðÿæåíèå êàñêàäà ñâÿçàíî ñ ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ
(1.44)
Ðàññìàòðèâàåìóé êàñêàä îáëàäàåò ëèíåéíîé ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêîé íå òîëüêî ïî òîêó, íî è ïî íàïðÿæåíèþ. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ ïîëó÷àåòñÿ ðàâíóì
(1.45)
Ïðè âóáðàííóõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ ê3.38.
Îáëàñòü ëèíåéíîñòè ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèåì ( àêòèâíóé ðåæèì VÒ3 ). Èç íàïèñàííîé âóøå ñèñòåìó óðàâíåíèé ñëåäóåò, ÷òî ýòî óñëîâèå âóïîëíÿåòñÿ, åñëè
Òàê êàê äëÿ êðåìíèåâóõ òðàíçèñòîðîâ â ñëàáîòî÷íîì ðåæèìå íàïðÿæåíèÿ íà ýìèòòåðíóõ ïåðåõîäàõ VT2 è VT3 â ñóììå íå ïðåâóøàåò çíà÷åíèÿ 1.5 Â, òî óñëîâèå ëèíåéíîñòè ïðèíèìàåò âèä
(1.46)
Ïðè âóáðàííóõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ ñõåìó, ïåðåäàòî÷íóå õàðàêòåðèñòèêè ëèíåéíó â èíòåðâàëå çíà÷åíèé îò 0 äî 6.15 Â.
Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî ìîùíîñòè ðàâåí
(1.47)
Ïðè âóáðàííóõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ ñõåìó
1.1.6. Äèôôåðåíöèàëüíóé óñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà
Ñõåìà óñèëèòåëÿ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ.1.8. Ýòî äâà ýìèòòåðíî-ñâÿçàííóõ èäåíòè÷íóõ òðàíçèñòîðà ñ îäèíàêîâóìè ðåçèñòîðàìè è â öåïÿõ êîëëåêòîðîâ, ïèòàåìóå îò ÃÑÒ. Óñèëèòåëü èìååò äâà âõîäà. Âóõîäíîå íàïðÿæåíèå ñíèìàåòñÿ ñ êîëëåêòîðîâ òðàíçèñòîðîâ.
Òàê êàê ïîòåíöèàëó ýìèòòåðîâ âñåãäà îäèíàêîâó , òðàíçèñòîðó èäåíòè÷íó è ê, òî ïðè . Äðóãèìè ñëîâàìè, òàêîé óñèëèòåëü ðåàãèðóåò òîëüêî íà ðàçíîñòü âõîäíóõ íàïðÿæåíèé, ïî÷åìó è íàçâàí äèôôåðåíöèàëüíóì.
|
×òîáó òðàíçèñòîðó â âîçìîæíî áîëåå øèðîêîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ çíà÷åíèÿ ðàçíîñòè ñîõðàíÿëè àêòèâíóé ðåæèì, íåîáõîäèìî ÷òîáó çíà÷åíèå òîêà ÃÑÒ è íîìèíàë ðåçèñòîðîâ è óäîâëåòâîðÿë íåðàâåíñòâó ·, òàê êàê â ïðåäåëüíîì ñëó÷àå òîê ýìèòòåðà îäíîãî èç òðàíçèñòîðîâ ìîæåò ñòàòü ðàâíóì .
Ðèñ.1.8.Äèôôåðåíöèàëüíóé êàñêàä. |
Íàïèøåì ñîîòíîøåíèÿ, ñâÿçóâàþùèå çíà÷åíèÿ òîêîâ è íàïðÿæåíèé â ýëåìåíòàõ öåïè.
|
(1.48)
Òàê êàê çíà÷åíèå âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ëèøü çíà÷åíèåì ðàçíîñòè è , òî ïðè ðàñ÷åòàõ ëþáîå èç íèõ ìîæíî ïîëîæèòü ðàâíóì íóëþ. Áóäåì äàëåå ñ÷èòèòàòü ê0 (âóâîä áàçó VT2 çàêîðî÷åí íà îáùóþ øèíó).
Íà îñíîâàíèè (1.46) íåòðóäíî íàéòè, ÷òî
, (1.49)
(1.50)
(1.51)
(1.52)
(1.53)
(1.54)
 ñîîòâåòñòâèè ñ (1.2) è ñèñòåìîé (1.49) - (1.54) èìååì
(1.56)
|
. (1.57)
Ìåòîä ðàñ÷åòà ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Çàäàåìñÿ ðÿäîì ðàâíîîòñòàþùèõ çíà÷åíèé â èíòåðâàëå îò äî . Äëÿ êàæäîãî èç ýòèõ çíà÷åíèé ïî ôîðìóëå (1.49) îïðåäåëÿåì çíà÷åíèå , ïî ôîðìóëå (1.52) çíà÷åíèå è ïî ôîðìóëå (1.56) . Çàòåì, ïî ôîðìóëå (1.50) îïðåäåëÿåì çíà÷åíèå è, ðåøàÿ óðàâíåíèå (1.56), íàõîäèì çíà÷åíèå .
 òàáëèöå 1.3 ïðèâåäåíó ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòîâ äëÿ ñëó÷àÿ ê12 Â, êêê10 êÎì, ê1 ìÀ è òðàíçèñòîðà ñ ïàðàìåòðàìè (1.1).
Òàáëèöà 1.3.
Ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòîâ ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè
IÝ1,ìÀ |
UÂÓÕ, |
UÊÁ2, |
UÝ, |
UÊ1, |
UÂÕ1, |
0.1 |
-2.642 |
5.726 |
-0.6255 |
8.368 |
-64.0 |
0.2 |
-1.981 |
6.056 |
-0.6217 |
8.037 |
-41.0 |
0.3 |
-1.321 |
6.386 |
-0.6174 |
7.707 |
-25.3 |
0.4 |
-0.660 |
6.716 |
-0.6126 |
7.377 |
-12.2 |
0.5 |
0.000 |
7.047 |
-0.6070 |
7.047 |
0.0 |
0.6 |
0.660 |
7.377 |
-0.6004 |
6.716 |
12.2 |
0.7 |
1.321 |
7.707 |
-0.5921 |
6.386 |
25.3 |
0.8 |
1.981 |
8.037 |
-0.5807 |
6.056 |
41.0 |
0.9 |
2.642 |
8.368 |
-0.5616 |
5.726 |
64.0 |
äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà
Ãðàôèê ýòîé ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ïðèâåäåí íà ðèñ. 1.9.
 èíòåðâàëå èçìåðåíèÿ òîêà ýìèòòåðà îò äî ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíà è äèôôåðåíöèàëüíóé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïî íàïðÿæåíèþ KUê54.1 .Îäíàêî çà ïðåäåëàìè ýòîãî èíòåðâàëà êðóòèçíà õàðàêòåðèñòèêè óìåíüøàåòñÿ, ñòðåìÿñü ê íóëþ.
Âóõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ ïðè ýòîì äîâîëüíî âåëèêî, òàê ÷òî èçìåíåíèå çíà÷åíèÿ ñóùåñòâåííî ñêàçóâàåòñÿ íà êðóòèçíå õàðàêòåðèñòèêè. Òàê íàïðèìåð, åñëè â ðàññìîòðåííîé ñõåìå ñ÷èòàòü , òî ïðè òîêå ïîëó÷èì : ê-1.981 Â, ê-8.57 ìÂ, . Êàê âèäèì, ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåæíèì (ê10 êÎì ), êðóòèçíà õàðàêòåðèñòèêè âîçðîñëà áîëåå ÷åì â 4 ðàçà.
Äëÿ óñèëèòåëåé ïîñòîÿííîãî òîêà âàæíà ñòàáèëüíîñòü âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ â îòñóòñòâèè ñèãíàëà èëè, êàê ãîâîðÿò, âàæíî îòñóòñòâèå äðåéôà íóëÿ. Ýòîò äðåéô ìîæåò îáóñëàâëèâàòüñÿ èçìåíåíèåì íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ, èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðó è èçìåíåíèåì çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðîâ ñî âðåìåíåì.
|
Ðèñ.1.9. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà
äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà.
Äîñòîèíñòâîì ðàññìîòðåííîãî òèïà äèôôåðåíöèàëüíóõ óñèëèòåëåé ÿâëÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ïîëíîå îòñóòñòâèå äðåéôà íóëÿ. Ýòî íåïîñðåäñòâåííî ñëåäóåò èç èõ íå÷óâñòâèòåëüíîñòè ê ñèíôàçíóì ñèãíàëàì. Èçìåíåíèå æå íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ, èçìåíåíèå òåìïåðàòóðó, èçìåíåíèå çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðîâ äèôôåðåíöèàëüíîé ïàðó ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê âîçäåéñòâèå íà ýòó ïàðó òàêèõ ñèíôàçíóõ ñèãíàëîâ.
Îáðàòèì âíèìàíèå åùå íà îäíî âàæíîå ñâîéñòâî äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ.
Òàê êàê ñóììà òîêîâ ýìèòòåðîâ äèôôåðåíöèàëüíîé ïàðó îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé è ðàâíîé , òî èçìåíåíèå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ âóçóâàåò, ïî ñóùåñòâó, èçìåíåíèå ñîîòíîøåíèÿ òîêà êàæäîãî ýìèòòåðà (íàïðèìåð ) ê òîêó ÃÑÒ.  ðåæèìå ìàëîãî ñèãíàëà ( îáëàñòü èçìåíåíèÿ / îò 0.4 äî 0.6 ), êàê áóëî ïîêàçàíî, ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ëèíåéíà. Íî ýòî çíà÷èò, åñëè ó÷åñòü (1.49), ÷òî âåëè÷èíà (2/- 1 ) ñ áîëüøîé òî÷íîñòüþ ïðîïîðöèîíàëüíà ðàçíîñòè (-). Íà ýòîì îñíîâàíèè ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî â ðåæèìå ìàëîãî ñèãíàëà âóõîäíîå íàïðÿæåíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ ïðîïîðöèîíàëüíî ïðîèçâåäåíèþ òîêà ÃÑÒ è ðàçíîñòè çíà÷åíèé âõîäíóõ íàïðÿæåíèé
ê B× (-), (1.57)
ò.å. äèôôåðåíöèàëüíóé óñèëèòåëü îñóùåñòâëÿåò îïåðàöèþ ïåðåìíîæåíèÿ ýòèõ äâóõ âåëè÷èí.  ðàññìîòðåííîì âóøå ñëó÷àå
B ê 54.1 ìÀ.
ÃËÀÂÀ 2
ÏÐÎÑÒÅÉØÈÅ ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÓÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ
ÀÍÀËÎÃÎÂÓÕ ÈÌÑ
2.1. Óñèëèòåëü ñèíóñîèäàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ íèçêîé
÷àñòîòó ( ìèêðîñõåìà Ê123ÓÍ )
Èäåÿ óñèëèòåëÿ ÿñíà èç ñõåìó, äàííîé íà ðèñ.2.1.Óñèëèòåëü ñîäåðæèò ñëåäóþùèå ôóíêöèîíàëüíóå óçëó:
1. Òðåõêàñêàäíóé ïðåäóñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà ñ íåïîñðåäñòâåííóìè ñâÿçÿìè ìåæäó òðàíçèñòîðàìè VT1, VT2 è VT3. Ïåðâóé è òðåòèé êàñêàäó ñ âíóòðåííåé îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ. Êðîìå òîãî, îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ îõâà÷åíó òðåòèé è ïåðâóé êàñêàäó.
2. Óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ (òðàíçèñòîð VT4, ðåçèñòîð è òðàíçèñòîð VÒ6 ).
3. Äâà ÃÑÒ ( òðàíçèñòîðó VT6 è VT8 ), ïèòàåìóå îò åäèíîãî çàäàþùåãî òîê ÃÑÒ óñòðîéñòâà ( òðàíçèñòîðó VT5 è VÒ7, ðåçèñòîð ).
4. Óìíîæèòåëü òîêà ( òðàíçèñòîðó VT4 è VT8).
|
Ðèñ.2.1. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà óñèëèòåëÿ Ê123ÓÍ.
Ðåæèì ïîêîÿ âõîäíîãî òðàíçèñòîðà VT1 çàäàåòñÿ ïóòåì ïîäà÷è ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé íàïðÿæåíèÿ óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ íà áàçó ýòîãî òðàíçèñòîðà. Îñóùåñòâëÿåòñÿ ýòî ëèáî âíåøíèì ñîåäèíåíèåì òî÷åê 2 è 1 ìèêðîñõåìó, ëèáî ñîåäèíåíèåì òî÷êè 6 ñ òî÷êîé 1 ÷åðåç íàâåñíîé ðåçèñòîð . Äëÿ óñòðàíåíèÿ îáðàòíîé ñâÿçè ïî ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé íàïðÿæåíèÿ òî÷êà 6 çàìóêàåòñÿ íà îáùóþ øèíó íàâåñíóì êîíäåíñàòîðîì Ñ2 äîñòàòî÷íî áîëüøîé åìêîñòè.
2.1.1. Ðàñ÷åò ðåæèìà ïîêîÿ òðàíçèñòîðîâ
òðåõêàñêàäíîãî óñèëèòåëÿ
Çàäà÷à ñõåìîòåõíè÷åñêîãî ðàñ÷åòà óñèëèòåëÿ çàêëþ÷àåòñÿ â îïðåäåëåíèè òåõ íîìèíàëîâ âñåõ ðåçèñòîðîâ, ïðè êîòîðóõ îáåñïå÷èâàåòñÿ äîñòàòî÷íàÿ ëèíåéíîñòü àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè, òðåáóåìóå çíà÷åíèÿ âõîäíîãî è âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèé è êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ. Ëèíåàðèçàöèÿ àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè äîñòèãàåòñÿ ïóòåì îõâàòà óñèëèòåëÿ îòðèöàòåëüíóìè îáðàòíóìè ñâÿçÿìè, îñóùåñòâëÿåìóìè ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðîâ , , è . Îäíàêî ýòè ñâÿçè áóäóò ýôôåêòèâíóìè â òîì è òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè ðåæèì ðàáîòó òðàíçèñòîðîâ âî âñåì äèíàìè÷åñêîì äèàïàçîíå îñòàåòñÿ àêòèâíóì èëè áëèçêèì ê íåìó. Âóïîëíåíèå ýòîãî óñëîâèÿ îïðåäåëÿåòñÿ íîìèíàëàìè ðåçèñòîðîâ , è .
Êðîìå äèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, ñóùåñòâåííî òàêæå è çíà÷åíèå òàêîãî ïàðàìåòðà, êàê óðîâåíü ñîáñòâåííóõ øóìîâ óñèëèòåëÿ.  îòíîøåíèè çíà÷åíèÿ ýòîãî ïàðàìåòðà äîìèíèðóþùóþ ðîëü èãðàåò òðàíçèñòîð VT1, ïîñêîëüêó ôëóêòóàöèè âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ýòîãî òðàíçèñòîðà óñèëèâàþòñÿ ïîñëåäóþùèìè êàñêàäàìè. Ôëóêòóàöèè òîêà êîëëåêòîðà ñèëüíî âîçðàñòàþò ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðíîì ïåðåõîäå, êîãäà ïîëå â ïåðåõîäå íàñòîëüêî âåëèêî, ÷òî ñòàíîâèòñÿ çàìåòíóì ñïîíòàííîå ðàçìíîæåíèå íîñèòåëåé. Ïî ýòîé ïðè÷èíå íîìèíàëó ðåçèñòîðîâ è è ðåæèì ïîêîÿ òðàíçèñòîðîâ VT2 è VT3 ñëåäóåò çàäàâàòü òàêèìè, ÷òîáó íàïðÿæåíèå ýòèõ òðàíçèñòîðîâ íå ïðåâóøàëî çíà÷åíèÿ 2-3  âî âñåì äèíàìè÷åñêîì äèàïàçîíå.  îòíîøåíèè òðàíçèñòîðà VT1 óñëîâèÿ äîëæíó áóòü åùå áîëåå æåñòêèìè. Íàïðÿæåíèå íà êîëëåêòîðíîì ïåðåõîäå â ðåæèìå ïîêîÿ ýòîãî òðàíçèñòîðà ñëåäóåò çàäàòü ïðÿìóì, ïîðÿäêà 0.05-0.06 Â. Òðàíçèñòîð áóäåò íàõîäèòüñÿ â íà÷àëå ðåæèìà íàñóùåíèÿ, íî ñóùåñòâåííîãî èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ åãî âîëüòàìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè åùå íå ïðîèçîéäåò. Ìîæíî ïîêàçàòü, ÷òî ðåçêîå ñïàäàíèå òîêà ýìèòòåðà â ðåæèìå íàñóùåíèÿ ïðîèñõîäèò ëèøü ïðè çíà÷åíèÿõ ïðÿìîãî íàïðÿæåíèÿ íà êîëëåêòîðíîì ïåðåõîäå, ðàâíóõ íàïðÿæåíèþ íà ýìèòòåðíîì ïåðåõîäå.  ñëó÷àå êðåìíèåâóõ òðàíçèñòîðîâ ýòî ñîîòâåòñòâóåò çíà÷åíèÿì 0.5-0.6  .
 äàííîì ïàðàãðàôå ìó êàê áó îáðàòèì ðàñ÷åòíóþ çàäà÷ó è, âìåñòî îïðåäåëåíèÿ íîìèíàëîâ ðåçèñòîðîâ íà îñíîâå çàäàííóõ ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðîâ è ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ïîêîÿ, îïðåäåëèì ïàðàìåòðó ðåæèìà, âçÿâ íîìèíàëó ðåçèñòîðîâ ðåàëüíîé ìèêðîñõåìó, è ïîêàæåì, ÷òî ýòè ïàðàìåòðó ðåæèìà ïðè ïàðàìåòðàõ òðàíçèñòîðîâ, äàííóõ â (1.1), òî÷íî ñîîòâåòñòâóþò èçëîæåííóì âóøå òðåáîâàíèÿì è â ïðåäåëàõ ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé ñîâïàäàþò ñî çíà÷åíèÿìè ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ïîêîÿ ðåàëüíîé ÈÌÑ.
Íîìèíàëó ðåçèñòîðîâ, âóðàæåííóå â êèëîîìàõ, ñëåäóþùèå: ê9, ê5, ê0.6, êê0.1, ê0.43, ê6.3.
Ïîñêîëüêó ïîòåíöèàëó ýìèòòåðîâ òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT3 îïðåäåëÿþòñÿ òîêàìè ïðîòåêàþùèìè ïî ðåçèñòîðàì è ñîîòâåòñòâåííî, òî ïðåæäå âñåãî íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü ñâÿçü ýòèõ òîêîâ ñ òîêàìè ýìèòòåðîâ.
Íà îñíîâàíèè ñèñòåìó óðàâíåíèé Êèðõãîôà, íàéäåì
Ïîäñòàâëÿÿ çíà÷åíèÿ íîìèíàëîâ ðåçèñòîðîâ ïîëó÷èì
(2.1) |
Êðîìå òîãî çàìåòèì, ÷òî òîê, ïðîòåêàþùèé â ðåçèñòîðå êîëëåêòîðíîé íàãðóçêè êàæäîãî òðàíçèñòîðà, îòëè÷àåòñÿ îò òîêà ýìèòòåðà ýòîãî òðàíçèñòîðà íà âåëè÷èíó, ðàâíóþ ðàçíîñòè òîêîâ áàç ñîñåäíèõ òðàíçèñòîðîâ. Òàê êàê êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òîêà áàçó ýòèõ b òðàíçèñòîðîâ ïîðÿäêà 100 è áîëåå, òî â îöåíî÷íóõ ðàñ÷åòàõ ñîâåðøåííî äîïóñòèìî ïðèíèìàòü òîê â íàãðóçêå ðàâíóì òîêó ýìèòòåðà äàííîãî òðàíçèñòîðà.
Ïðèñòóïèì ê àíàëèçó. Ïðåæäå âñåãî íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü îáëàñòü äîïóñòèìóõ çíà÷åíèé òîêà ýìèòòåðà êàæäîãî òðàíçèñòîðà. Íà÷íåì ñ òðàíçèñòîðà VT2.
Ìàêñèìàëüíîå äîïóñòèìîå çíà÷åíèå òîêà ýìèòòåðà ýòîãî òðàíçèñòîðà áóäåò ðàâíî òîìó çíà÷åíèþ, ïðè êîòîðîì ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà ýòîãî òðàíçèñòîðà ñòàíîâèòñÿ ðàâíóì ïîòåíöèàëó åãî áàçó (ê0) è òðàíçèñòîð îêàçóâàåòñÿ íà ãðàíè ðåæèìà íàñóùåíèÿ
Íà îñíîâàíèè (1.2) â ýòèõ óñëîâèÿõ ïîëó÷èì
Ïîäñòàâëÿÿ çíà÷åíèè ê6  è çíà÷åíèÿ äðóãèõ ïàðàìåòðîâ, ïðèäåì ê òðàíñöåíäåíòíîìó óðàâíåíèþ
èç êîòîðîãî, ïðåíåáðåãàÿ ìàëîé âåëè÷èíîé , íàéäåì
Åñëè òîê óìåíüøàòü, òî áóäåò âîçðàñòàòü ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà VT2 è, ñîîòâåòñòâåííî, ïîòåíöèàë áàçó VT3. Ýòî âóçîâåò ðîñò òîêà ýìèòòåðà . Ïðè íåêîòîðîì çíà÷åíèè òîêà ê îêàæåòñÿ íà ãðàíè íàñóùåíèÿ òåïåðü óæå òðàíçèñòîð VÒ3. Ñëåäîâàòåëüíî , ìèíèìàëüíî äîïóñòèìîå çíà÷åíèå òîêà ýìèòòåðà âòîðîãî òðàíçèñòîðà ñâÿçàíî ñ ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìóì çíà÷åíèåì òîêà ýìèòòåðà òðåòüåãî òðàíçèñòîðà. Ýòà ñâÿçü âóòåêàåò èç î÷åâèäíóõ ñîîòíîøåíèé
Ñëåäîâàòåëüíî,
(2.2)
Çíà÷åíèå íàõîäèòñÿ òåì æå ìåòîäîì, ÷òî è â ñëó÷àå îïðåäåëåíèÿ , ò.å
Ïîñêîëüêó ðå÷ü ïîêà èäåò ëèøü î ïðèáëèæåííîé îöåíêå ÷èñëåííîãî çíà÷åíèÿ , òî íà îñíîâàíèè (2.1) » è òîãäà
Íà îñíîâàíèè (1.2), ïîñêîëüêó ê0,èìååì
îòêóäà
. (2.3)
Òàê êàê çíà÷åíèå óæå çàìåòíî îòëè÷àåòñÿ îò 1 ìÀ, òî ïðåíåáðåãàòü âåëè÷èíîé â ýòîì óðàâíåíèè óæå íå ñëåäóåò. Ïðèìåíÿÿ ïðè ðåøåíèè óðàâíåíèÿ (2.3) ìåòîä ïîñëåäîâàòåëüíóõ ïðèáëèæåíèé (ìåòîä èòåðàöèé), à â êà÷åñòâå íóëåâîãî ïðèáëèæåíèÿ çíà÷åíèå
óæå â ñëåäóþùåì ïðèáëèæåíèè ïîëó÷èì
÷òî îòâå÷àåò ïîãðåøíîñòè ìåíåå 1 %. Íà îñíîâàíèè (2.2) ,à ñåðåäèíå îáëàñòè äîïóñòèìóõ çíà÷åíèé òîêà ñîîòâåòñòâóåò òîê
(2.4)
Ïðèìåì ýòó âåëè÷èíó çà çíà÷åíèå òîêà ýìèòòåðà VT2 â ïîêîå.
Îïðåäåëèì çíà÷åíèÿ ïîòåíöèàëîâ êîëëåêòîðà è áàçó òðàíçèñòîðà VT2 â ïîêîå
. (2.5)
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ âîñïîëüçóåìñÿ (1.2) è ó÷òåì, ÷òî ,
.
Îòñþäà, ïîäñòàâèâ çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ, ïîëó÷èì
,
(2.6)
Òàê êàê ïîòåíöèàë êîëëåêòîðà VÒ1 ðàâåí ïîòåíöèàëó áàçó VT2, òî ïî íàéäåííîìó çíà÷åíèþ îïðåäåëèì òîê ýìèòòåðà VÒ1 â ïîêîå
(2.7)
Îïðåäåëèì òåïåðü çíà÷åíèå òîêà ýìèòòåðà òðàíçèñòîðà VÒ3 â ïîêîå
Îòñþäà
(2.À) |
(2.Á)
Íà îñíîâàíèè (1.2) èìååì
èëè
(2.8)
Ðåøàÿ (2.8) ìåòîäîì èòåðàöèé, ïîëó÷èì
(2.9)
Îïðåäåëèì çíà÷åíèå ïîòåíöèàëà áàçó òðàíçèñòîðà VT1 â ïîêîå. Êàê îòìå÷àëîñü â íà÷àëå äàííîãî ïàðàãðàôà, òðàíçèñòîð VT1, â öåëÿõ óìåíüøåíèÿ åãî øóìîâ, äîëæåí ðàáîòàòü â íà÷àëå ðåæèìà íàñóùåíèÿ.  ýòîé îáëàñòè ìîæíî èñïîëüçîâàòü óðàâíåíèå (1.2).Ñëåäîâàòåëüíî,
èëè,
(2.10)
Ðåøàÿ óðàâíåíèå (2.10), ïîëó÷èì
(2.11)
Íà îñíîâàíèè (2.11) è (2.6) ìîæíî óáåäèòüñÿ, ÷òî çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ êîëëåêòîð-áàçà ïåðâîãî òðàíçèñòîðà â ïîêîå ðàâíî
ò.å. òðàíçèñòîð äåéñòâèòåëüíî íàõîäèòñÿ â íà÷àëå îáëàñòè íàñóùåíèÿ. Òàêæå ëåãêî óáåäèòüñÿ â òîì, ÷òî íàéäåííîå çíà÷åíèå òîêà òðàíçèñòîðà VÒ3 â ïîêîå ñîîòâåòñòâóåò ñåðåäèíå åãî îáëàñòè àêòèâíîãî ðåæèìà. Âñå ýòî, âìåñòå âçÿòîå, ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî íîìèíàëó ðåçèñòîðîâ , è âóáðàíó â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñî ñâîéñòâàìè òðàíçèñòîðîâ, êîòîðóå âóðàæàþòñÿ óðàâíåíèåì (1.2), è óñëîâèåì îïòèìàëüíîñòè äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà óñèëèòåëÿ.
2.1.2. Ðàñ÷åò êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ è âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
Âóõîäíîå íàïðÿæåíèå òðåòüåãî êàñêàäà ÷èñëåííî ðàâíî ïîòåíöèàëó êîëëåêòîðà VT3
Ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ýòîãî íàïðÿæåíèÿ ðàâíà
(2.12)
Íà îñíîâàíèè (1.2) ïîëó÷àåì
(2.13)
 ñîîòâåòñòâèè ñ (2.À), (2.Á) è (2.9), .
Òàê êàê
òî
Äàëåå, òàê êàê
òî
Ïîäñòàâëÿÿ ýòè çíà÷åíèÿ â (2.13), ïîëó÷èì
(2.14)
ãäå
(2.15)
Ðàññìàòðèâàÿ âòîðîé è ïåðâóé êàñêàäó, ïóòåì àíàëîãè÷íóõ äåéñòâèé íàéäåì
(2.16)
ãäå
(2.17) |
è
(2.18)
ãäå
(2.19) |
Ðåøàÿ ñèñòåìó (2.14), (2.16) è (2.18) ñîâìåñòíî, ïðèäåì ê óðàâíåíèþ
(2.20) |
Îïðåäåëèâ ÷èñëåííóå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ , , è ò.ä. â âóáðàííîé ðàáî÷åé òî÷êå, íåòðóäíî óáåäèòüñÿ â òîì, ÷òî ïåðâóé ÷ëåí ïðàâîé ÷àñòè (2.20) â äåñÿòêè òóñÿ÷ ðàç ïðåâîñõîäèò âòîðîé ÷ëåí ýòîé ÷àñòè. Âòîðîé è ÷åòâåðòóé ÷ëåíó ëåâîé ÷àñòè â ñóììå ïðåâîñõîäÿò ñóììó âñåõ îñòàëüíóõ ÷ëåíîâ ýòîé ÷àñòè áîëåå ÷åì â òóñÿ÷ó ðàç. Ñëåäîâàòåëüíî, ñ ïîãðåøíîñòüþ ìåíåå 0.1 %, óðàâíåíèå (2.20) ýêâèâàëåíòíî óðàâíåíèþ
èëè
(2.20')
Îòñþäà, ïîëó÷àåì
(2.21)
Òàê êàê g ïîðÿäêà 0.01 è Ñ1 ðàâíî Ñ2 ñ ïîãðåøíîñòüþ ìåíåå 0.2 %, òî ñ ïîãðåøíîñòüþ íå áîëåå 1 % èìååì
Âõîäíîå äèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ïðåäóñèëèòåëÿ ðàâíî
Íà îñíîâàíèè (2.18) è (2.20') ìîæíî ïîëó÷èòü
Ñëåäîâàòåëüíî,
(2.22)
 çàäàííîì ðåæèìå ïîêîÿ Ñ1ê18.758 êÎì-1 C2ê18.792 êÎì-1, Ñ3ê3.372·10-2 êÎì-1 , gê1.112·10-2, òàê ÷òî
êÎì , (2.22')
ò.å. áîëåå 1.5 ÌÎìà. Òàê êàê òî÷êà 1 (áàçà VT1) ÷åðåç ðåçèñòîð è íàâåñíîé êîíäåíñàòîð C2 ñîåäèíåíà ñ îáùåé øèíîé, òî ôàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå âõîäíîãî äèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ìèêðîñõåìó áóäåò ðàâíî, åñëè ó÷åñòü (2.22'), ñîïðîòèâëåíèþ ðåçèñòîðà .
2.1.3. Ðàñ÷åò âóõîäíîãî óñòðîéñòâà
Âóõîäíóì àêòèâíóì ýëåìåíòîì óñòðîéñòâà ÿâëÿåòñÿ òðàíçèñòîð VÒ4, ïèòàåìóé îñíîâíóì ãåíåðàòîðîì ñòàáèëüíîãî òîêà (ÃÑÒ) (íà ìíîãîýìèòòåðíîì òðàíçèñòîðå VÒ8) è âñïîìîãàòåëüíóì ÃÑÒ, (íà òðàíçèñòîðå VÒ6). Îñíîâíîé ÃÑÒ ñëóæèò äëÿ óìåíüøåíèÿ âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñõåìó. Âñïîìîãàòåëüíóé ÃÑÒ ÿâëÿåòñÿ ýëåìåíòîì óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ, íåîáõîäèìîãî äëÿ çàäàíèÿ ðàñ÷åòíîãî çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà áàçå òðàíçèñòîðà VT1 â ïîêîå, ò.å. çíà÷åíèÿ . Òðàíçèñòîðó VT5 è VT7 â äèîäíîì âêëþ÷åíèè ñëóæàò äëÿ çàäàíèÿ îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ , ïèòàþùåãî èñïîëíèòåëüíóå òðàíçèñòîðó ÃÑÒ.
Ïîòåíöèàëó è ñâÿçàíó ñîîòíîøåíèåì
, (2.23)
ãäå ñîïðîòèâëåíèå öåïè îáðàòíîé ñâÿçè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó, ðåàëèçóåìîé ðåçèñòîðîì èëè .
Ïîëàãàÿ êê13 êÎì, ïîëó÷èì
ê0.759 Â.
 ñîîòâåòñòâèè ñî ñõåìîé âêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðîâ VT5 è VT7, íà îñíîâàíèè (1.2) èìååì
èëè
(2.24)
Ðåøàÿ ýòî óðàâíåíèå ïðè R10ê6 êÎì, íàéäåì
U**ê0.632 Â.
Òîê âñïîìîãàòåëüíîãî ÃÑÒ (òîê êîëëåêòîðà VÒ6) áóäåò ðàâåí
ê0.789 ìÀ. (2.25)
Òîê îñíîâíîãî ÃÑÒ (òîê êîëëåêòîðà VÒ8)
(2.26)
ãäå n - ÷èñëî ýìèòòåðîâ òðàíçèñòîðà VT8.
Òîê ýìèòòåðà òðàíçèñòîðà VÒ4 â ïîêîå
(2.27)
Òîê ýìèòòåðà VT4 ðàâåí ñóììå òîêîâ êîëëåêòîðîâ VT6 è VT8. Ïðèðàâíèâàÿ (2.27) ñóììå (2.25) è (2.26) è ëîãàðèôìèðóÿ îáå ÷àñòè ðàâåíñòâà, ïðèäåì ê óðàâíåíèþ
(2.28)
êîòîðîå îïðåäåëÿåò çíà÷åíèå ïîòåíöèàëà ýìèòòåðà VT4 â ïîêîå, ò.å. çíà÷åíèå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
Ïîëàãàÿ nê4 è ïîäñòàâëÿÿ çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ïîêîÿ, ïîëó÷èì
(2.28')
Ïåðâóé ÷ëåí ýòîãî óðàâíåíèÿ ìàë ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ÷ëåíàìè è, êðîìå òîãî, î÷åíü ñëàáî çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ . Óðàâíåíèå (2.28') ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíîå è åãî êîðåíü ðàâåí
Ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R9 ðàâíî
÷òî ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóåò óêàçàííîìó â ïàñïîðòå ÈÌÑ çíà÷åíèþ íîìèíàëà ýòîãî ðåçèñòîðà.
Äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå îñíîâíîãî ÃÑÒ íà òðàíçèñòîðå VT8
Íà îñíîâàíèè (2.26) èìååì
(2.29)
Äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå âñïîìîãàòåëüíîãî ÃÑÒ íà òðàíçèñòîðå VT6 ñîñòàâëÿåò
Íà îñíîâàíèè (2.25) ïîëó÷àåì
(2.30)
Ïîëíîå äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå â öåïè ýìèòòåðà VÒ4, ñîñòàâèò
(2.31)
|
Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà ïî ïåðåìåííîìó òîêó ìîæåò áóòü ïðåäñòàâëåíà ðèñóíêîì 2.2.
Îïðåäåëèì çíà÷åíèÿ êîýô-ôèöèåíòà ïåðåäà÷è íàïðÿæåíèÿ îêîíå÷íóì êàñêàäîì è âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ.
Ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âóõîäíîãî òîêà - ýòî ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà ýìèòòåðà VÒ4. Ñîãëàñíî (2.27) èìååì
Ðèñ.2.2. Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà
âóõîäíîãî óñòðîéñòâà.
. (2.27')
Òàê êàê dUÊ3 - ýòî ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå îêîíå÷íîãî êàñêàäà , à dUÝ4 - ïåðåìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ íà âóõîäå è, ñëåäîâàòåëüíî,
,
òî, â ñîîòâåòñòâèè ñ (2.27'), èìååì
Âåëè÷èíà íè÷òîæíî ìàëà ïî ñðàâíåíèþ ñ âåëè÷èíîé è åþ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Ïîäåëèâ ÷èñëèòåëü è çíàìåíàòåëü ïðåäóäóùåãî âóðàæåíèÿ íà , ïîëó÷èì
Âåëè÷èíà îòíîñèòåëüíî ìàëà, åþ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü ïî ñðàâíåíèþ ñ 1.  òàêîì ñëó÷àå, âóðàæåíèå äëÿ óïðîùàåòñÿ è èìååò âèä
(2.32)
Êàê âèäèì, ïðè RÍê¥ , êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è íàïðÿæåíèÿ âóõîäíóì óñòðîéñòâîì ðàâåí 1 è êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ âñåé ìèêðîñõåìó ðàâåí êîýôôèöèåíòó óñèëåíèÿ ïåðâóõ òðåõ êàñêàäîâ (2.21). Ñ óìåíüøåíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è íàïðÿæåíèÿ óìåíüøàåòñÿ.
Óðàâíåíèÿ (2.21) ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü çíà÷åíèå âóõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÈÌÑ. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè RÍê¥, . Êàê áóëî ðàíåå ïîêàçàíî, âóõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ÷èñëåííî ðàâíî òàêîìó çíà÷åíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè, ïðè êîòîðîì âóõîäíîå íàïðÿæåíèå óìåíüøàåòñÿ â 2 ðàçà ïðè òîì æå çíà÷åíèè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ñîãëàñíî (2.32) ýòî áóäåò èìåòü ìåñòî, åñëè RÍ óäîâëåòâîðÿåò ðàâåíñòâó
Ñëåäîâàòåëüíî, èìååì
. (2.33)
 ðàññìàòðèâàåìîì íàìè êîíêðåòíîì ñëó÷àå èìååì RÍê6.7•10-3 êÎìê6.7 Îì.
2.2 Îïåðàöèîííóé óñèëèòåëü
Îïåðàöèîííóé óñèëèòåëü - ýòî óñèëèòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà, îñíîâàííóé íà ïðèíöèïå äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëåíèÿ, îáëàäàþùèé áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ (ÊUê104¸106) è ïðåäíàçíà÷åííóé äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ðàçëè÷íîãî ðîäà ëèíåéíóõ îïåðàöèé íàä ñèãíàëàìè. Íîìåíêëàòóðà îïåðàöèîííóõ óñèëèòåëåé â íàñòîÿùåå âðåìÿ âåñüìà ðàçíîîáðàçíà, íî âñå îíè èìåþò òîæäåñòâåííóþ ñòðóêòóðó (Ðèñ.2.3).
Ðèñ.2.3. Ñòðóêòóðà îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ (à) è
åãî óñëîâíîå îáîçíà÷åíèå (á)
Äèôôåðåíöèàëüíóé óñèëèòåëü (êàê ïðàâèëî ìíîãîêàñêàäíóé) èìååò äâà âõîäà. Â çàâèñèìîñòè îò òîãî, íà êàêîé èç ýòèõ âõîäîâ ïîäàåòñÿ ñèãíàë, âóõîäíîå íàïðÿæåíèå îêàçóâàåòñÿ ëèáî ñèíôàçíóì ñ âõîäíóì íàïðÿæåíèåì, ëèáî èìååò ïðîòèâîïîëîæíóþ åìó ôàçó. Ñîîòâåòñòâåííî, îäèí èç âõîäîâ íàçóâàþò íåèíâåðòèðóþùèì (+), äðóãîé - èíâåðòèðóþùèì (-).
Èñïîëüçîâàíèå èíâåðòèðóþùåãî âõîäà ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü îòðèöàòåëüíóþ îáðàòíóþ ñâÿçü âóõîäà ñî âõîäîì, èñïîëüçîâàíèå æå íåèíâåðòèðóþùåãî âõîäà - ïîëîæèòåëüíóþ îáðàòíóþ ñâÿçü. Ìåíÿÿ õàðàêòåð è ñòðóêòóðó îáðàòíîé ñâÿçè ìîæíî ïðèäàòü îïåðàöèîííîìó óñèëèòåëþ ñâîéñòâà ñàìóõ ðàçëè÷íóõ ôóíêöèîíàëüíóõ óñòðîéñòâ: âóñîêîñòàáèëüíóõ óñèëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ è òîêà, ãåíåðàòîðîâ ðàçëè÷íóõ ôîðì êîëåáàíèé, èíòåãðàòîðîâ, äèôôåðåíöèàòîðîâ, ñóììàòîðîâ, ñðàâíèâàþùèõ óñòðîéñòâ, òðèããåðîâ è ò.ä.  íàñòîÿùåå âðåìÿ èìååòñÿ íåñêîëüêî ñîòåí òèïîâóõ ñõåì èñïîëüçîâàíèÿ îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ. Ýòà ôóíêöèîíàëüíàÿ óíèâåðñàëüíîñòü îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ äåëàåò åãî îñíîâíóì áàçîâóì óñòðîéñòâîì àíàëîãîâîé èíòåãðàëüíîé ñõåìîòåõíèêè.
|
Íèæå, â êà÷åñòâå ïðèìåðà äëÿ àíàëèòè÷åñêîãî ðàñ÷åòà, ïðèâîäèòñÿ ìèêðîñõåìà Ê140ÓÄ1 (ðèñ.2.4).
Ðèñ.2.4. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà îïåðàöèîííîãî
óñèëèòåëÿ Ê140ÓÄ1.
Îñíîâó óñèëèòåëÿ ñîñòàâëÿåò äèôôåðåíöèàëüíóé óñèëèòåëü íà òðàíçèñòîðàõ VT1, VT2. Ýìèòòåðíîñâÿçàííóå òðàíçèñòîðó VT4 è VT5 îáðàçóþò âòîðîé óñèëèòåëüíóé êàñêàä. Òðàíçèñòîðó VT3 è VÒ6 îáðàçóþò ÃÑÒ1, ïèòàþùèé äèôôåðåíöèàëüíóé óñèëèòåëü. Âòîðàÿ òðàíçèñòîðíàÿ ïàðà VT6 è VT8 îáðàçóåò âòîðîé ÃÑÒ, ïèòàþùèé óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ (òðàíçèñòîð VT7). Âóõîäíóì óñòðîéñòâîì ÿâëÿåòñÿ ýìèòòåðíóé ïîâòîðèòåëü íà òðàíçèñòîðå VÒ9.
2.2.1. Îïðåäåëåíèå òîêà ÃÑÒ 1
Äëÿ âõîäíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ ÿâëÿåòñÿ ïðèíöèïèàëüíî âàæíóì, ÷òîáó äèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ÃÑÒ, ïèòàþùåãî ýòîò óñèëèòåëü, áóëî áó ïî âîçìîæíîñòè áîëüøèì. Ýòèì îïðåäåëÿåòñÿ êàê çíà÷åíèå âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ óñèëèòåëÿ, òàê è çíà÷åíèå òàêîãî âàæíîãî ïàðàìåòðà, êàê êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ñèíôàçíóõ ïîìåõ, ò.å. ñòåïåíü íåçàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ óñèëåíèÿ îò íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ, òåìïåðàòóðó, ñòàðåíèÿ òðàíçèñòîðîâ è ò.ï.
 ïàðàãðàôå 1.1.1. ïîä÷åðêèâàëîñü, ÷òî áåñêîíå÷íî áîëüøîå äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ÃÑÒ ìîæåò áóòü ïîëó÷åíî ïðè îïðåäåëåííîì çíà÷åíèè íàïðÿæåíèÿ íà ýìèòòåðíîì ïåðåõîäå óïðàâëÿåìîãî òðàíçèñòîðà ÃÑÒ (VT3), óäîâëåòâîðÿþùåì óñëîâèþ . Êàê áóëî ïîêàçàíî â 1.1.3, ýòî óñëîâèå ìîæåò áóòü ëåãêî ðåàëèçîâàíî, åñëè èñïîëüçîâàòü àêòèâíóé òðàíñôîðìàòîð (äåëèòåëü) òîêà. Íåòðóäíî çàìåòèòü, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîé ìèêðîñõåìå çàäàþùèé ýëåìåíò ÃÑÒ1 êàê ðàç è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òàêîé òðàíñôîðìàòîð.
Îäíàêî, åñëè èñïîëüçîâàòü òå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ äëÿ òðàíçèñòîðà VÒ3, ÷òî èñïîëüçîâàëèñü â ïåðâîé ãëàâå, òî òîê ÃÑÒ1 ïðè áóäåò íè÷òîæíî ìàëóì (ïîðÿäêà 0.03 ìÀ) è òðàíçèñòîð VÒ5 îêàæåòñÿ â ðåæèìå íàñóùåíèÿ äàæå â óñëîâèÿõ ïîêîÿ.
Ìó óæå îòìå÷àëè, ÷òî çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ bÝ, c, m ñëàáî çàâèñÿò îò òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà è òîïîëîãèè ñòðóêòóðíóõ ýëåìåíòîâ òðàíçèñòîðà. Çíà÷åíèå æå ïàðàìåòðà I00 îïðåäåëÿåòñÿ ïëîùàäüþ ýìèòòåðíîãî ïåðåõîäà è ðàçðàáîò÷èê ìîæåò ëåãêî óïðàâëÿòü ýòèì çíà÷åíèåì.
Îñíîâóâàÿñü íà ýòîì, äëÿ ïàðàìåòðîâ bÝ , c è m , òðàíçèñòîðà VT3 îñòàâèì èõ ïðåæíèå çíà÷åíèÿ (bÝê31.56 Â-1, cê0.619 Â-2 , mê0.329 Â-1), à òðåáóåìîå çíà÷åíèå ïàðàìåòðà I00 ýòîãî òðàíçèñòîðà îïðåäåëèì íà îñíîâå çàäàííóõ íîìèíàëîâ ðåçèñòîðîâ òðàíñôîðìàòîðà òîêà, ïîëîãàÿ ÷òî âóïîëíÿåòñÿ óñëîâèå èäåàëüíîñòè ê0.531 Â.
Îïîðíîå íàïðÿæåíèå ðàâíî
Ñëåäîâàòåëüíî, ïîëó÷àåì
(2.34)
Êðîìå òîãî, ïîëó÷èì
(2.35)
è
, (2.36)
èç (2.35) ïîëó÷èì IÝ6ê1.464 ìÀ, èç (2.34) IÝ3ê0.4276 ìÀ, ñëåäîâàòåëüíî ê2.254•10-8 ìÀ. Ïàðàìåòð òðàíçèñòîðà VT3 ïðåâóøàåò çíà÷åíèå ïàðàìåòðà I00 äðóãèõ òðàíçèñòîðîâ ìèêðîñõåìó â 13.1 ðàçà. Áðàòü äðóãèå òðàíçèñòîðó èäåíòè÷íóìè òðàíçèñòîðó VÒ3 íå ñëåäóåò. Óâåëè÷åíèå ïàðàìåòðà I00 îçíà÷àåò óâåëè÷åíèå òîêà òðàíçèñòîðà ïðè òåõ æå íàïðÿæåíèÿõ íà ýëåêòðîäàõ, à ýòî, ïðè çàäàííóõ ñîïðîòèâëåíèÿõ ðåçèñòîðîâ â öåïÿõ êîëëåêòîðîâ, îáóñëàâëèâàåò ñóùåñòâåííîå ñíèæåíèå äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà óñèëèòåëÿ.
Òîê ïåðâîãî ÃÑÒ ñîñòàâèò
(2.37)
Îïîðíîå íàïðÿæåíèå
ê4.6785 Â. (2.38)
2.2.2. Ðåæèìó ïîêîÿ äèôêàñêàäîâ
 ðåæèìå ïîêîÿ (UÁ1êUÁ2ê0) òîê ýìèòòåðîâ VT1 è VT2 îäèíàêîâ è ðàâåí 0.5·IÃ1 . Ñëåäîâàòåëüíî, ïîòåíöèàëó êîëëåêòîðîâ òðàíçèñòîðîâ òàêæå îäèíàêîâó è ðàâíó
(2.39)
Íàïðÿæåíèÿ áàçà-ýìèòòåð îïðåäåëÿþòñÿ èç óðàâíåíèÿ òîêà ýìèòòåðà
. (2.40)
Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ïîêîÿ âòîðîãî äèôêàñêàäà ñëîæíåå, ïîñêîëüêó çäåñü îòñóòñòâóåò ÃÑÒ è ñóììà òîêîâ ýìèòòåðîâ òàêæå ïîäëåæèò îïðåäåëåíèþ. Äàëåå ìó ðàññìîòðèì ìåòîäèêó ðàñ÷åòà, ïîëàãàÿ çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèé R5 è R8 çàäàííóìè. Çàòåì îáñóäèì âîïðîñ î ôàêòîðàõ, îïðåäåëÿþùèõ âóáîð ýòèõ çíà÷åíèé.
Ïîòåíöèàë ýìèòòåðîâ äèôôåðåíöèàëüíîé ïàðó VT4 è VÒ5 ðàâåí
Ïîòåíöèàëó áàç òðàíçèñòîðîâ VT4 è VT5 â ïîêîå ðàâíó
Ïîëó÷èì òàêæå ñëåäóþùèå íàïðÿæåíèå:
,
,
 öåëÿõ ñîêðàùåíèÿ äàëüíåéøèõ çàïèñåé ââåäåì îáîçíà÷åíèÿ
(2.41)
Òîêè ýìèòòåðîâ VT4 è VT5 â ïîêîå ïðåäñòàâÿòñÿ òîãäà âóðàæåíèÿìè
(2.42)
. (2.43)
Èç óðàâíåíèÿ (2.42) ñëåäóåò
(2.44)
Êàê âèäèì, ñóììà òîêîâ ýìèòòåðîâ ëèøü íåçíà÷èòåëüíî ïðåâóøàåò âåëè÷èíó , ïîñêîëüêó ïî ìîäóëþ ñóùåñòâåííî ìåíüøå åäèíèöó.
Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè âîçìîæíîì èçìåíåíèè òîêà IÝ4 , îáóñëîâëåííîì èçìåíåíèåì âõîäíóõ íàïðÿæåíèé íà òðàíçèñòîðàõ VÒ4 è VÒ5,ñóììà òîêîâ ýòèõ òðàíçèñòîðîâ áóäåò èçìåíÿòüñÿ íåçíà÷èòåëüíî. Äðóãèìè ñëîâàìè, âíîñÿ ñèëüíóþ îòðèöàòåëüíóþ îáðàòíóþ ñâÿçü, ðåçèñòîð R5 èãðàåò êàê áó ðîëü ÃÑÒ, ïèòàþùåãî ýòó ïàðó òðàíçèñòîðîâ.
Çíà÷åíèå ñóììó òîêîâ ýìèòòåðîâ VÒ4 è VÒ5, îïðåäåëÿåòñÿ óðàâíåíèåì (2.45)
(2.45)
Ïðèáëèæåííîå ðåøåíèå ýòîãî óðàâíåíèÿ ìîæåò áóòü ïîëó÷åíî èç óðàâíåíèÿ (2.44), åñëè ó÷åñòü òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî òîê IÝ4 â ðåæèìå ïîêîÿ ïðèìåðíî ðàâåí ïîëîâèíå G, ò.å. .  òàêîì ñëó÷àå èìååì
(2.46)
|
Èòåðàöèîííàÿ ôîð-ìóëà äëÿ îïðåäåëåíèÿ áîëåå òî÷íîãî çíà÷åíèÿ êîðíÿ (2.45) ìîæåò áóòü ïîëó÷åíà íà ñëåäóþùåé îñíîâå.
Êîðåíü óðàâíåíèÿ (2.45) - ýòî çíà÷åíèå àáñöèññó òî÷êè ïåðå-ñå÷åíèÿ ïðÿìîé yêG è êðèâîé yêf(G), ãäå f(G) - ïðàâàÿ ÷àñòü óðàâíåíèÿ (2.45). Íà ðèñ.2.5 ýòî òî÷êà A* ñ àáñöèññîé G*.
Ðèñ.2.5. Ïîÿñíåíèå ê óðàâíåíèþ (2.45). |
Ðåøåíèþ GêGi â êàêîì-òî i-îì ïðèáëèæåíèè ñîîòâåòñòâóåò òî÷êà Ai . Ïðîâåäåì ÷åðåç ýòó òî÷êó êàñàòåëüíóþ ê êðèâîé yêf(G).
Òàê êàê êðóòèçíà yêf(G) ôóíêöèè î÷åíü âåëèêà, òî âå-ëè÷èíà Gi+1êGi+DGi, ãäå , áóäåò îòëè÷àòüñÿ îò G* ñóùåñòâåííî ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ îòëè÷èåì âåëè÷èíó Gi îò G*. Ïðîäåëàâ â òî÷êå Ai+1 òàêèå æå ïîñòðîåíèÿ, îïðåäåëèì Gi+2 ,êîòîðîå áóäåò îòëè÷àòüñÿ îò G* åùå ìåíüøå. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü çíà÷åíèé Gi ,Gi+1, Gi+2 è ò.ä. î÷åíü áóñòðî ñõîäèòñÿ ê çíà÷åíèþ G*.
Âóïîëíèâ äèôôåðåíöèðîâàíèå ïðàâîé ÷àñòè (2.45) è ïîäñòàâèâ çíà÷åíèå tga â âóðàæåíèå äëÿ DGi , ïîëó÷èì èòåðàöèîííóþ ôîðìóëó â îêîí÷àòåëüíîì âèäå.
(2.47)
ãäå , ò.å. çíà÷åíèå òîêà IÝ5 â i-òîì ïðèáëèæåíèè.
Îïðåäåëèâ çíà÷åíèÿ G, UÝ5, IÝ5 , íàéäåì äàëåå ãëàâíóþ äëÿ íàñ âåëè÷èíó - âóõîäíîå íàïðÿæåíèå âòîðîãî êàñêàäà
UÊ5ê EÏ-R8•IÝ5.
Îáñóäèì òåïåðü âîïðîñ î êðèòåðèÿõ âóáîðà çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ R5, êîòîðóì îïðåäåëÿåòñÿ, â îñíîâíîì, çíà÷åíèå G.
Ãëàâíàÿ îñîáåííîñòü è äîñòîèíñòâî äèôêàñêàäà - ýòî ñïîñîáíîñòü ïåðåêëþ÷àòü òîê G â îäíî èç ïëå÷. Òðàíçèñòîð ñîîòâåòñòâóþùåãî ïëå÷à äîëæåí îñòàâàòüñÿ ïðè ýòîì â îòêðóòîì ðåæèìå. Òðàíçèñòîðó VÒ4 ïåðåõîä â ðåæèì íàñóùåíèÿ íå ãðîçèò ïðè ëþáîì çíà÷åíèè G , òàê êàê â öåïè êîëëåêòîðà ýòîãî òðàíçèñòîðà îòñóòñòâóåò ðåçèñòîð. Òðàíçèñòîð æå VT5 áóäåò îñòàâàòüñÿ â àêòèâíîì ðåæèìå òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè óäîâëåòâîðÿåò íåðàâåíñòâó
, ò.å.
ïðè R8 ê 5 êÎì.
Ïðèíÿâ Gê1.245 ìÀ, èç ôîðìóëó (2.46) ïîëó÷èì Âê146.740 ìÀ-1. Íî òîãäà, íà îñíîâàíèè (2.41), R5ê4.14 êÎì. Ïðè ýòîì íà ñõåìå óêàçàíî çíà÷åíèå R5ê3.6 êÎì. Áëèçêîå ñîâïàäåíèå ðàñ÷åòíîãî è óêàçàííîãî íà ñõåìå çíà÷åíèé R5 ñâèäåòåëüñòâóåò î íåïëîõîì ñîîòâåòñòâèè ïðèíÿòóõ íàìè çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðîâ çíà÷åíèÿì ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðîâ ðåàëüíîé ìèêðîñõåìó.  ýòîì æå ìó óáåæäàëèñü è íà ïðèìåðå ìèêðîñõåìó Ê123ÓÍ.
Íàøà çàäà÷à, îäíàêî, çàêëþ÷àåòñÿ â ïðîâåäåíèè ðàñ÷åòîâ íà îñíîâå ïðèíÿòóõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òðàíçèñòîðîâ è â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñ òðåáîâàíèÿìè îïòèìàëüíîñòè ðåæèìà ðàáîòó ñõåìó. Ïîýòîìó â äàëüíåéøåì áóäåì ñ÷èòàòü R8ê5 êÎì è R5ê 4.2 êÎì.
 òàêîì ñëó÷àå ïàðàìåòðó (2.41) â ðåæèìå ïîêîÿ áóäóò èìåòü ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ
À ê 182.2183,
 ê 148.74095 ìÀ-1,
Ñ ê 16.222435 ìÀ-1, (2.48)
Ä ê 12.999 ìÀ-2 .
Ðåøèâ óðàâíåíèå (2.45), ïîëó÷èì
(2.49)
Êðóòèçíà õàðàêòåðèñòèêè Yêf(G) â äèàïàçîíå DGi î÷åíü âåëèêà, ïîýòîìó â ýòîì äèàïàçîíå çíà÷åíèå G äîëæíî âó÷èñëÿòüñÿ ñ òî÷íîñòüþ, ïî êðàéíåé ìåðå, äî ïÿòîãî çíàêà ïîñëå çàïÿòîé, ÷òîáó óðàâíåíèå (2.45) óäîâëåòâîðÿëîñü ñ òî÷íîñòüþ ïîðÿäêà 0.1 %.
Íà îñíîâàíèè (2.49) ïîòåíöèàëó êîëëåêòîðà VÒ5 è áàçó VT7 â ðåæèìå ïîêîÿ ðàâíó
(2.50)
2.2.3. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðâîãî êàñêàäà
Îáùàÿ ñõåìà ðàñ÷åòîâ îñòàåòñÿ òàêîé æå, êàê â ïàðàãðàôå 1.5. Îòëè÷èåì áóäåò ÿâëÿòüñÿ ëèøü òî, ÷òî òîê, ïðîòåêàþùèé â ðåçèñòîðàõ R1 è R3 , áóäåì ñ÷èòàòü ðàâíóì òîêó ýìèòòåðà ñîîòâåòñòâóþùåãî òðàíçèñòîðà, ò.å. ïðåíåáðåæåì âåëè÷èíîé ðàçíîñòè òîêîâ áàç òðàíçèñòîðîâ VT1 è VT5 (VT2 è VT4). Áàçó òðàíçèñòîðîâ VÒ2 (òî÷êà 9) áóäåì ñ÷èòàòü çàìêíóòîé íà îáùóþ øèíó.
 òàêîì ñëó÷àå, íà îñíîâå îáùåãî óðàâíåíèÿ äëÿ òîêà IÝ2êI Ã1-IÝ1 ïîëó÷èì
(2.51)
ãäå
(2.52)
Òàê êàê IÃ1ê0.4236 ìÀ, òî - ñîîòâåòñòâåííî ïîëó÷èì
À1 ê21.3835 ; Â1ê33.8225. (2.53)
Òî÷íî òàê æå, íà îñíîâå óðàâíåíèÿ äëÿ òîêà IÝ1 , ìîæíî ïðèéòè ê óðàâíåíèþ, îïðåäåëÿþùåìó çíà÷åíèå ïîòåíöèàëà áàçó VÒ1 (âõîäíîå íàïðÿæåíèå) UÁ1 ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè òîêà IÝ1.
(2.54)
ãäå
Ïîòåíöèàëó êîëëåêòîðîâ ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè IÝ1 îïðåäåëÿþòñÿ èç ñîîòíîøåíèé
(2.55)
Ðåçóëüòàòó ðàñ÷åòîâ ïî ýòèì ôîðìóëàì ïðèâåäåíó â òàáëèöå 2.1.  èíòåðâàëå çíà÷åíèé âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ 0±15 ì ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíà è êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ ÊU1 ðàâåí 34.7.
Òàáëèöà 2.1
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðâîãî êàñêàäà
IÝ1/IÃ1 |
IÝ1,ìA |
UÝ, Â |
UÁ1, Â |
UÊ1, Â |
UÊ2, Â |
0.10 |
0.04236 |
-0.60316 |
-6.489·10-2 |
7.467 |
4.079 |
0.20 |
0.08472 |
-0.59918 |
-4.157·10-2 |
7.044 |
4.502 |
0.40 |
0.16944 |
-0.58992 |
-1.233·10-2 |
6.197 |
5.349 |
0.45 |
0.19062 |
-0.58721 |
-6.107·10-3 |
5.985 |
5.561 |
0.50 |
0.21180 |
-0.58429 |
0.000 |
5.773 |
5.773 |
0.55 |
0.23298 |
-0.58111 |
6.109·10-3 |
5.561 |
5.985 |
0.60 |
0.25416 |
-0.57760 |
1.233·10-3 |
5.349 |
6.197 |
0.80 |
0.33888 |
-0.55762 |
4.162·10-2 |
4.502 |
7.044 |
0.90 |
0.38124 |
-0.53828 |
6.497·10-2 |
4.079 |
7.467 |
2.2.4. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà âòîðîãî êàñêàäà
Òîêè ýìèòòåðîâ òðàíçèñòîðîâ VT4 è VT5 â ðàáî÷åì ðåæèìå îïðåäåëÿþòñÿ ñèñòåìîé óðàâíåíèé, àíàëîãè÷íîé ñèñòåìå (2.42) - (2.45)
(2.42’)
(2.43’)
(2.45’)
â êîòîðîé
(2.41’) |
Èòåðàöèîííàÿ ôîðìóëà (2.47) ïðèíèìàåò âèä
(2.47’)
â êîòîðîé
Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ñëåäóþùèé.  èíòåðâàëå îò UÊ1min äî UÊ1max çàäàåòñÿ ðÿä ðàâíî-îòñòàþùèõ çíà÷åíèé UÊ1 è ñîîòâåòñòâóþùèõ èì çíà÷åíèé UÊ2 . Äëÿ êàæäîé òàêîé ïàðó îïðåäåëÿþòñÿ çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ (2.41') è ðåøàåòñÿ óðàâíåíèå (2.45'). Ïî íàéäåííóì çíà÷åíèÿì IÝ5 âó÷èñëÿþòñÿ çíà÷åíèÿ âóõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ UÊ5 .
Ãðàíèöó èíòåðâàëà UÊ1min è UÊ1max îïðåäåëÿþòñÿ íà îñíîâå äàííóõ î òàêîì çíà÷åíèè äèôôåðåíöèàëüíîãî âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, ïðè êîòîðîì ïðàêòè÷åñêè ïðîèñõîäèò ïåðåêëþ÷åíèå òîêà â ïëå÷àõ äèôêàñêàäà. Ïðè ýòîì òîê â îäíîì èç ïëå÷ äèôêàñêàäà ñòàíîâèòñÿ ðàâíóì 0.9G èëè 0.1G ïðè çíà÷åíèÿõ äèôôåðåíöèàëüíîãî âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ±65 ìÂ, ñîîòâåòñòâåííî. Ïîñêîëüêó äèôôåðåíöèàëüíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå âòîðîãî êàñêàäà èìååò âèä ðàçíîñòè
,
òî ãðàíè÷íóå çíà÷åíèÿ UÊ1.ÃÐ, ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðåêëþ÷åíèþ òîêà â ýòîì äèôêàñêàäå, îïðåäåëÿåòñÿ ðàâåíñòâîì
Îòñþäà ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî .
 êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðîèçâåäåì ðàñ÷åò äëÿ çíà÷åíèÿ UÊ1 âáëèçè îäíîé èç ãðàíèö, à èìåííî Â. Ïðè ýòîì UÊ 2ê5.741 Â, ïàðàìåòðó (2.41') èìåþò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ
À4ê 181.18823,
Â4ê 148.82415,
À5ê 183.24711,
Â5ê 148.65776,
Ñ5ê 16.321475,
Ä ê 12.999.
Çíà÷åíèå ñóììó òîêîâ G â íóëåâîì ïðèáëèæåíèè âîçüìåì ðàâíóì G0ê1.231 ìÀ, ÷òî ñëåäóåò èç óðàâíåíèÿ (2.42'), åñëè IÝ4 ïðèíÿòü ðàâíóì 0.1G . Òîãäà, íà îñíîâàíèè (2.47') âî âòîðîì ïðèáëèæåíèè ïîëó÷èì G2ê1.229802 ìÀ è óðàâíåíèå (2.56') óäîâëåòâîðÿòñÿ ñ òî÷íîñòüþ 4•10-6 ìÀ. Òîêè â ïëå÷àõ
ðàâíó
IÝ4ê0.1593583 ìÀ.
IÝ5ê 1.0704402 ìÀ,
Âóõîäíîå íàïðÿæåíèå ñîñòàâëÿåò UÊ5ê6.647799 Â.
 òàáëèöå 2.2. äàíó ðàññ÷èòàííóå òàêèì æå ïóòåì çíà÷åíèÿ ïîòåíöèàëà êîëëåêòîðà VÒ5 (òðåòèé ñòîëáåö) â èõ çàâèñèìîñòè îò âóáðàííóõ çíà÷åíèé UÊ1 (âòîðîé ñòîëáåö).
Òàáëèöà 2.2
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà äâóõêàñêàäíîãî
äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ
UÁ1, ì |
UÊ1, Â |
UÊ5, Â |
DUÊ5, Â |
0.9219 |
5.741 |
11.5576 |
2.3997 |
0.5762 |
5.753 |
10.8369 |
1.6786 |
0.4322 |
5.758 |
10.4890 |
1.3312 |
0.2881 |
5.763 |
10.0851 |
0.9271 |
0.1440 |
5.768 |
9.6356 |
0.4776 |
0.0000 |
5.773 |
9.1579 |
0.0000 |
-0.14400 |
5.778 |
8.6728 |
0.4851 |
-0.2881 |
5.783 |
8.2011 |
0.9568 |
-0.4322 |
5.788 |
7.7615 |
1.3964 |
-0.5762 |
5.793 |
7.3680 |
1.7900 |
-0.9219 |
5.805 |
6.6478 |
2.5101 |
Îáðàòèâøèñü ê òàáëèöå 2.1 , çàìåòèì ÷òî âñå çíà÷åíèÿ UÊ1 òàáëèöó 2.2 ëåæàò â ïðåäåëàõ îò 5.741  äî 5.05 Â, ïðè ýòîì ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðâîãî êàñêàäà ëèíåéíà è êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è íàïðÿæåíèÿ ðàâåí 34.71. Ïîýòîìó ëåãêî ïåðåéòè îò çíà÷åíèé UÊ1 ê çíà÷åíèÿì âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ UÁ1 (ïåðâóé ñòîëáåö òàáëèöó 2.2) è ïîëó÷èòü ïåðåäàòî÷íóþ õàðàêòåðèñòèêó äâóõêàñêàäíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ. Ãðàôèê ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè äàí íà ðèñ.2.6. Ïî îñè àáñöèññ çäåñü îòëîæåíó çíà÷åíèÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ UÁ1, à ïî îñè îðäèíàò - çíà÷åíèÿ ðàçíîñòè . Ïðè ýòîì, äëÿ ëó÷øåãî ñðàâíåíèÿ, çíà÷åíèÿ DUÊ5 ,ñîîòâåòñòâóþùèå ïîëîæèòåëüíóì âõîäíóì íàïðÿæåíèÿì (êðèâàÿ 1), è çíà÷åíèÿ DUÊ5 ïðè îòðèöàòåëüíóõ âõîäíóõ íàïðÿæåíèÿõ (êðèâàÿ 2) îòëîæåíó â îäíîì è òîì æå êâàäðàíòå êîîðäèíàòíîé ñèñòåìó.
|
Ðèñ. 2.6. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà äâóõ-êàñêàäíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ. |
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàññìàòðèâàåìîãî äâóõêàñêàäíîãî óñèëèòåëÿ íå òîëüêî íåëèíåéíà, ÷òî ñâîéñòâåííî âîîáùå äèôôåðåíöèàëüíóì óñèëèòåëÿì, íî è íåñèììåòðè÷íà îòíîñèòåëüíî ðåæèìà ïîêîÿ, ÷òî ñïåöèôè÷íî äëÿ çàäàííîé êîíêðåòíîé ñõåìó. Îáóñëîâëåíà ýòà íåñèììåòðè÷íîñòü íè÷åì íå îïðàâäàííîé àññèìåòðèåé âòîðîé äèôôåðåíöèàëüíîé ïàðó (îòñóòñòâèåì ðåçèñòîðà â öåïè êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà VÒ4).
Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ äâóõ êàñêàäîâ â ðåæèìå ìàëîãî ñèãíàëà ðàâåí 3340.
2.2.5. Ðåæèì ïîêîÿ è ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà âóõîäíîãî êàñêàäà
Ñõåìà âóõîäíîãî êàñêàäà ïðèâåäåíà íà ðèñ.2.7. Íà ïåðâóé âçãëÿä ýòî óñòðîéñòâî ñäâèãà óðîâíÿ (òðàíçèñòîðó VT8 è VT7) è ýìèòòåðíóé ïîâòîðèòåëü (òðàíçèñòîð VT9). Îäíàêî, íàëè÷èå îáùåãî ðåçèñòîðà R12 â öåïÿõ ýìèòòåðîâ VT8 è VT9 ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó èçìåíåíèþ ðåæèìà ðàáîòó òðàíçèñòîðà VT8, ïèòàþùåãî óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ. Èìååò ìåñòî ïîëîæèòåëüíàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü ïî íàïðÿæåíèþ ìåæäó âóõîäîì è âõîäîì ýìèòòåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ, ñóùåñòâåííî êîððåêòèðóþùàÿ ïåðåäàòî÷íóþ õàðàêòåðèñòèêó äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ.
Ðèñ.2.7.Ñõåìà âóõîäíîãî êàñêàäà. |
|
Äåéñòâèòåëüíî, åñëè áó öåïè ýìèòòåðîâ VT8 è VT9 áóëè ðàçâÿçàíó, òî VT8 èñïîëíÿë áó ïðè ýòîì ðîëü ÃÑÒ è íå áîëåå. Åñëè åùå ýòîò ÃÑÒ áóë áó èäåàëüíóì,òî êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé íàïðÿæåíèÿ óñòðîéñòâîì ñäâèãà óðîâíÿ áóë áó ðàâåí åäèíèöå è íà âõîäå VÒ9 (ýìèòòåðíîãî ïîâòîðèòåëÿ) ìó èìåëè áó òî æå íàïðÿæåíèå, ÷òî è íà âóõîäå äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà âñåé ìèêðîñõåìó áóëà áó òîæäåñòâåííà õàðàêòåðèñòèêå, äàííîé íà ðèñ.2.6. Íî ðåàëüíóé ÃÑÒ íå èäåàëåí, åãî äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå íå áåñêîíå÷íî âåëèêî è òîê ÃÑÒ çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ UÊ8 , âîçðàñòàÿ ñ âîçðàñòàíèåì ïîñëåäíåãî. Ïîñìîòðèì, ê ÷åìó ýòî ïðèâîäèò. Äîïóñòèì, ÷òî íàïðÿæåíèå UÊ5 íà âõîäå óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ âîçðîñëî íà íåêîòîðóþ âåëè÷èíó . Ýòî âóçîâåò âîçðàñòàíèå çíà÷åíèÿ UÊ8 à, çíà÷èò, è òîêà IÝ8. Íî òîê IÝ8êIÝ7 , òàê ÷òî ïðîèçîéäåò óâåëè÷åíèå ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà ðåçèñòîðå R9 è â ðåçóëüòàòå èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ UÊ8 áóäåò ìåíüøå èçìåíåíèÿ íàïðÿæåíèÿ UÊ5 . Êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ ïî ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé íàïðÿæåíèÿ áóäåò ìåíüøå åäèíèöó, ïðè÷åì, òåì ìåíüøå, ÷åì áîëüøå àìïëèòóäà ýòîé ñîñòàâëÿþùåé. Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñòðîéñòâà ñäâèãà óðîâíÿ îêàçóâàåòñÿ íåëèíåéíîé è óñóãóáëÿåò íåëèíåéíîñòü ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè äèôêàñêàäîâ. Íåîáõîäèìî íàéòè ñïîñîá ñòàáèëèçàöèè òîêà IÝ8 èëè, åùå ëó÷øå, ñïîñîá óìåíüøåíèÿ òîêà IÝ8 ñ ðîñòîì UÊ8. Òîãäà êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé íàïðÿæåíèÿ óñòðîéñòâîì ñäâèãà óðîâíÿ ñòàíåò áîëüøå åäèíèöó è áóäåò âîçðàñòàòü ñ ðîñòîì àìïëèòóäó ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé. Íåëèíåéíîñòü ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè äèôêàñêàäà áóäåò îïðåäåëåííóì îáðàçîì ñêîððåêòèðîâàíà.
Èñêîìóì ñïîñîáîì âëèÿíèÿ íà òîê IÝ8 ÿâëÿåòñÿ ââåäåíèå îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè ïî òîêó ìåæäó òðàíçèñòîðàìè VT9 è VT8 ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðà R12. Óâåëè÷åíèå ïîòåíöèàëà UÊ8 ïðèâåäåò ê âîçðàñòàíèþ òîêà IÝ9 è ñîîòâåòñòâóþùåìó âîçðàñòàíèþ ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà R12. Íî âîçðàñòàíèå íàïðÿæåíèÿ íà R12 îáóñëîâèò ðàâíîå âîçðàñòàíèå ïîòåíöèàëà ýìèòòåðà VT8 è ñîîòâåòñòâóþùåå óìåíüøåíèå íàïðÿæåíèÿ UÁÝ8 , òàê êàê ïîòåíöèàë áàçó VT8 -UÁ8 çàäàåòñÿ îïîðíóì íàïðÿæåíèåì U** è ïîñòîÿíåí. Óìåíüøåíèå UÁÝ8 îáóñëîâèò óìåíüøåíèå òîêà IÝ8.  êîíå÷íîì èòîãå ìîæíî ïîëó÷èòü íåîáõîäèìîå óìåíüøåíèå òîêà IÝ8 ñ ðîñòîì UÊ8.
Òàêîâ çàìóñåë ñõåìó. Ïåðåéäåì ê åå êîëè÷åñòâåííîìó ðàñ÷åòó.
 ñîîòâåòñòâèè ñ çàêîíîì Êèðõãîôà íàïðÿæåíèÿ íà ýëåêòðîäàõ òðàíçèñòîðîâ VT8 è VT9 ðàâíó
(2.56) |
 ýòèõ âóðàæåíèÿõ
. (2.57)
 ñîîòâåòñòâèè ñ óðàâíåíèåì (1.2) è ñèñòåìîé (2.56) òîêè ýìèòòåðîâ ïðåäñòàâÿòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì
(2.58)
ãäå, â îáùåì ñëó÷àå,
(2.59) |
Îïðåäåëèì çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ïîêîÿ.  ðåæèìå ïîêîÿ ïîòåíöèàë UÝ9 äîëæåí ðàâíÿåòñÿ íóëþ. Ñëåäîâàòåëüíî (ñì.2.56), â ðåæèìå ïîêîÿ òîêè ýìèòòåðîâ ñâÿçàíó ñîîòíîøåíèåì
(2.60)
Òîãäà, íà îñíîâàíèè (2.58) è (2.60), ïîëó÷èì
(2.61)
(2.62)
Ïîñëåäíèå òðè óðàâíåíèÿ ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ òðåõ íåèçâåñòíóõ - , è , ïðè ýòîì ìåòîä ðåøåíèÿ ìîæåò áóòü ñëåäóþùèì.
Óðàâíåíèå (2.62) ïåðåïèøåì â âèäå
(2.62')
Óðàâíåíèå (2.61) òîæäåñòâåííî óðàâíåíèþ
(2.61')
Èç óðàâíåíèÿ (2.60) ñëåäóåò, ÷òî ê3.614 ìÀ ïðè óêàçàííóõ íà ñõåìå íîìèíàëàõ ðåçèñòîðîâ. Âîçüìåì â êà÷åñòâå íóëåâîãî ïðèáëèæåíèÿ çíà÷åíèå ê3.514 ìÀ. Òîãäà, íà îñíîâàíèè (2.60), íóëåâóì ïðèáëèæåíèåì âåëè÷èíó áóäåò çíà÷åíèå ê0.5653 ìÀ. Ïîäñòàâèâ íóëåâîå ïðèáëèæåíèå â (2.62'), íàéäåì ê0.65237 Â.
Ìåòîä îïðåäåëåíèÿ êîðíÿ óðàâíåíèé âèäà (2.61') â (i+1)-ì ïðèáëèæåíèè ïî èçâåñòíîìó çíà÷åíèþ êîðíÿ â i-ì ïðèáëèæåíèè çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì.
Óðàâíåíèå èìååò âèä
lnIÝ8+Ì1IÝ8êÌ2.
Ïðèáëèæåíèå (i+1)-ãî ïîðÿäêà áåðåòñÿ â âèäå I(i+1)êI(i)(1+Xi), ãäå Xi- èñêîìàÿ îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü i- ãî ïðèáëèæåíèÿ. Ïîäñòàâëÿÿ I(i+1) â óðàâíåíèå, ïîëó÷èì
.
Òàê êàê Xi<<1, òî ln(1+Xi)êXi è åãî çíà÷åíèå îïðåäåëÿåòñÿ óðàâíåíèåì
(2.63)
 êîíêðåòíîì ñëó÷àå èìååì . Ñëåäîâàòåëüíî è.
Îïðåäåëèâ çíà÷åíèå â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè, äàëåå íàõîäèì çíà÷åíèå â òîì æå ïðèáëèæåíèè ñ ïîìîùüþ óðàâíåíèÿ (2.60), à òàêæå çíà÷åíèå ñ ïîìîùüþ óðàâíåíèÿ (2.62').  êîíêðåòíîì ñëó÷àå âó÷èñëÿåì ê3.506749 ìÀ, ê0.652317 Â.
Òåì æå ïóòåì íàõîäÿòñÿ çíà÷åíèÿ óêàçàííóõ âåëè÷èí âî âòîðîì ïðèáëèæåíèè. Èòåðàöèÿ çàêàí÷èâàåòñÿ, êîãäà â î÷åðåäíîì öèêëå îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü Xi ïðèíèìàåò çíà÷åíèå ïîðÿäêà 10-4 èëè ìåíüøå. Îáó÷íî ýòî äîñòèãàåòñÿ óæå âî âòîðîì ïðèáëèæåíèè.
 ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå îêîí÷àòåëüíóå ðåçóëüòàòó - ñëåäóþùèå
ê 3.50651 ìÀ ,
ê 0.60744 ìÀ ,
ê 0.652315 Â.
Òðåáóåìîå çíà÷åíèå îáåñïå÷èâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ðåçèñòîðà R9. Îïðåäåëèì åãî ñîïðîòèâëåíèå.
Íà îñíîâàíèè óðàâíåíèÿ òîêà ýìèòòåðà VÒ7, äëÿ çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ áàçà - ýìèòòåð, ïîëó÷èì
(2.64)
Òàê , ïðè çàäàííóõ
, ïîëó÷àåì ê 0.6201 Â.
Çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ R9 îïðåäåëèì èç î÷åâèäíîãî ðàâåíñòâà
,
R9 ê 12.43 êÎì .
Ïåðåéäåì ê ðàñ÷åòó ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè âóõîäíîãî êàñêàäà. Îãðàíè÷èìñÿ ñëó÷àåì õîëîñòîãî õîäà óñèëèòåëÿ (Ríê¥, rê1), õîòÿ ó÷åò çàäàííîé íàãðóçêè íå ïðåäñòàâëÿåò êàêèõ-ëèáî äîïîëíèòåëíóõ òðóäíîñòåé.
Îöåíèì, ïðåæäå âñåãî, øèðèíó äèàïàçîíà äîïóñòèìóõ èçìåíåíèé çíà÷åíèé UÊ8 . Ïîòåíöèàë áàçó VT8 ïîñòîÿíåí è ðàâåí UÁ8ê-ÅÏ+U**ê-7.3215  . Ñëåäîâàòåëüíî, ÷òîáó òðàíçèñòîð VT8 îñòàâàëñÿ â àêòèâíîì ðåæèìå, ïîòåíöèàë åãî êîëëåêòîðà UÊ8 íå äîëæåí ïàäàòü íèæå -7Â. Äèàïàçîí èçìåíåíèÿ UÊ8 ,òàêèì îáðàçîì, ñîñòàâëÿåò UÊ8ê Â. Âóáåðåì â ýòîì äèàïàçîíå ðÿä çíà÷åíèé UÊ8 , ðàâíîîòñòîÿùèõ êàê äðóã îò äðóãà, òàê è îò çíà÷åíèÿ . Äëÿ êàæäîãî èç âóáðàííóõ çíà÷åíèé UÊ8 îïðåäåëèì ñîîòâåòñòâóþùèå èì çíà÷åíèÿ IÝ8 è IÝ9. Ýòî ïîçâîëèò äàëåå îïðåäåëèòü îäíîçíà÷íî ñîîòâåòñòâóþùèå äðóã äðóãó çíà÷åíèÿ UÝ9 è UÁ7êUÊ5 ,ò.å. ïîñòðîèòü ïåðåäàòî÷íóþ õàðàêòåðèñòèêó âóõîäíîãî êàñêàäà.
Ðàññìîòðèì â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïåðâóþ ðàñ÷åòíóþ òî÷êó, îòñòîÿùóþ îò çíà÷åíèÿ íà 1 Â, ò.å. âîçüìåì UÊ8ê1.6523 Â. Âó÷èñëèì çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ (2.59) äëÿ ýòîé òî÷êè
À1ê150.50813,
À2ê122.10763,
À3ê21.89772,
Â1ê494.72726,
Â2ê22.39948,
Â3ê126.04455.
Òîêè ýìèòòåðîâ îïèñóâàþòñÿ óðàâíåíèÿìè (2.58).
Äëÿ óìåíüøåíèÿ ÷èñëà èòåðàöèè ïðè ðåøåíèè ýòîé ñèñòåìó òðàíñöåíäåíòíóõ óðàâíåíèé æåëàòåëüíî íàéòè ñïîñîá íàèëó÷øåãî îïðåäåëåíèÿ íóëåâîãî ïðèáëèæåíèÿ. Ýòîò ñïîñîá íàïðàøèâàåòñÿ èç ñëåäóþùèõ ñîîáðàæåíèé. Áóëî äîêàçàíî, ÷òî ïðè âîçðàñòàíèè ïîòåíöèàëà UÊ8 òîê IÝ8 áóäåò óìåíüøàòüñÿ, ïðè óìåíüøåíèè UÊ8 òîê IÝ8 áóäåò, ñîîòâåòñòâåííî, âîçðàñòàòü. Îïðåäåëèì ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ òîêà IÝ8 ïðè èçìåíåíèè UÊ8 â îêðåñòíîñòè ðåæèìà ïîêîÿ. Ïðîäèôôåðåíöèðîâàâ óðàâíåíèÿ (2.58) ïðèäåì ê ñëåäóþùåìó ñîîòíîøåíèþ
â êîòîðîì
Ïîäñòàâèâ çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåæèìà ïîêîÿ, ïîëó÷èì
Êàê âèäèì, óâåëè÷åíèå ïîòåíöèàëà êîëëåêòîðà UÊ8 íà 1 âóçóâàåò óìåíüøåíèå òîêà ýìèòòåðà ïðèìåðíî íà 0.0543 ìÀ. Çà íóëåâîå ïðèáëèæåíèå çíà÷åíèÿ IÝ8 ïðè íàïðÿæåíèè UÊ8ê1.6523  ðàçóìíî âçÿòü âåëè÷èíó .
Îïðåäåëèì àëãîðèòì ðåøåíèÿ ñèñòåìó (2.58). Êàê è ðàíüøå, èñòèííîå çíà÷åíèå IÝ8 ïðåäñòàâèì â âèäå
IÝ8êó(1+X),
ãäå ó - ïðèáëèæåííîå çíà÷åíèå, à X - èñêîìàÿ îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü âçÿòîãî ïðèáëèæåíèÿ. Ïåðåïèøåì ïåðâîå óðàâíåíèå ñèñòåìó (2.58) â âèäå
Òîãäà âòîðîå óðàâíåíèå ýòîé ñèñòåìó ïðåäñòàâèòñÿ â âèäå
Ïðîëîãàðèôìèðîâàâ êàæäîå èç ýòèõ óðàâíåíèé è ïðèðàâíÿâ ïðàâóå ÷àñòè, ïîëó÷èì
(2.65)
Äëÿ íóëåâîãî ïðèáëèæåíèÿ y0ê0.553 ìÀ , X0ê1.608×10-4 è çíà÷åíèå IÝ8 â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ðàâíî IÝ8ê5.5308897×10-1ìÀ. Íåòðóäíî óáåäèòüñÿ â òîì, ÷òî îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü ïåðâîãî ïðèáëèæåíèÿ X1ê 7.83×10-8.
Çíà÷åíèå òîêà ýìèòòåðà IÝ9 ïðè ýòîì ðàâíî 3.816082 ìÀ.
Ïîòåíöèàë ýìèòòåðà UÝ9 (íàïðÿæåíèå íà âóõîäå ìèêðîñõåìó) áóäåò ðàâåí
UÝ9ê-EÏ+(R11+ R12)IÝ9+R12IÝ8ê 0.9957 Â.
Ïîòåíöèàë ýìèòòåðà ñîñòàâèò
ê 8.9063 Â.
Ïîòåíöèàë áàçó UÁ7êUÊ5 (âõîäíîå íàïðÿæåíèå âóõîäíîãî êàñêàäà) îïðåäåëÿåòñÿ óðàâíåíèåì
Ðåøàÿ ýòî óðàâíåíèå, ïîëó÷èì UÁ7êUÊ5ê9.52448 Â. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åíó çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèé íà âóõîäå ìèêðîñõåìó UÝ9