Elektronikawzad70

W. Ciąiyński Pl.F.KTRONlKA W ZADANIACH

Czętć 2 AiuJui wpływu rmian temperatury na pracę ukl*d6w pólprzcwodmluwych

Przyrost Ale okaże się dzięki temu mniejszy. W ten sposób przejawia się rachunkowo fakt poprawy stałości punktu pracy tranzystorów w układzie symetrycznym w porównaniu do stopnia wzmacniającego z pojedynczym tranzystorem. Kontynuując przekształcenia mamy:

M_c: O + P) = 03 + t)A/_c,₀+(/, ₊ l_a0)Ap + p ^

(2.16.7)

Definiując podobnie jak w poprzednich zadaniach współczynnik niestałości prądu kolektora S jako wyrażenie stające przed nawiasem po prawej stronie równania mamy:

5 =

0 + 1

(2.16.8)

Jest to najmniejsza możliwa do osiągnięcia wartość tego współczynnika, przy której jak to wynika ze wzoru 2.16.5 przyrost prądu zerowego AIcbo (przypomnijmy, że jest to niezależny od sposobu włączenia tranzystora przyrost prądu zerowego złącza kolektorowego) nic jest wzmacniany i wchodzi do całkowitego przyrostu prądu kolektora Ale z wagą 1. Przyrost prądu źródła Al pojawia się w końcowym przyroście prądu kolektora z wagąa/2 (czyli nieco mniejszą od 0,5), gdyż nieznacznie zmienia się także prąd bazy każdego z tranzystorów'.

Te ostatnie wnioski można wyprowadzić także bezpośrednio z zależności (2.16.1), w której składowe prądu kolektora pochodzące od prądu źródła emiterowego 1 i prądu zerowego Icbo (a zatem także od ich przyrostów' przy zmieniającej się temperaturze) mają odpowiednio w^fagi oJ2 i 1.

Podstawiając do zależności (2.16.7) wartości liczbowe parametrów w temperaturze początkowej i ich przyrostów otrzymujemy:

A1

AI_c= —

I _A, _/f ,    .A/3 A/

p+\[a ^{CB0 B CB0} p 2

A/_(: = 15 nA + (1 pA +1 nA)

30

99

“ ^ CM + (^H + ^CWI

12pA

___

0 + 1 P +1 2

99+1 99 + 1    2

I ostatecznie zmiana napięcia wyjściowego wyniesie:

AU_W = -A/_C2 • R_{( 2} = - 6,26 pA • 50 kfl = - 313 mV co jest wynikiem bardzo bliskim uzyskanemu w' rozwiązaniu 1.

= 15 nA + 300 nA + 5.94 pA = 6,26 pA

Zwróćmy jeszcze na zakończenie uwagę na to, że główną przyczyną zmiany punktu pracy w układzie jest niestałość prądu źródła emiterowego. Zastosowanie w rozpatrywanym układzie skompensowanego termicznie źródła prądowego (dla którego można byłoby przyjąć A1=0) doprowadziłoby do około 20 krotnego zmniejszenia zmiany prądu kolektora, a więc i napięcia wyjściowego. Z ostatnich dwu zależności mielibyśmy wtedy bowiem:

A7_C =15nA + 300nA=315nA. oraz A=-A1_c1R_C2 = -315 nA 50kfl = -15,7 mV

Zadanie 2.17

Rys. 2.17.1

Dia pokazanego na rysunku układu

kaskodowego wzmacniacza napięć zmiennych

możemy założyć, że:

-    w temperaturze To = 300 K złącze baza-emiter dla każdego tranzystora znajdującego się w stanic aktywnym można zastąpić spadkiem napięcia U be = 0,6 V niezależnym od wartości prądu bazy. a współczynnik temperaturowy tego napięcia wynosi ebe = - 2,5 mV / K;

-    prądy zerowe Icbo tranzystorów Tl i T2 są bardzo małe, możliwe do pominięcia: w całym rozpatrywanym zakresie temperatur;

-    współczynniki wzmocnienia prądowego tranzystorów Tl i T2 wynoszą Pi = (h= 100 i przy wzroście temperatury' o 1 K rosną o 1 % swojej początkowej wartości;

Należy wyznaczyć:

1.    punkty pracy tranzystorów w temperaturze Tr/,

2.    zmianę składowej stałej napięcia wyjściowego wywołaną wzrostem temperatury' otoczenia o 10 K.

Rozwiązanie 1

Ad 1. W układzie można łatwo obliczyć prąd bazy, a następnie prąd kolektora dla tranzystora Tl:

Brr.

R.

(2.17.1)

(2.17.2)

= 10 pA

15 V - 0.6 V 1.44

'c. =A/n =100 10pA=linA

Potencjał punktu Cl na rysunku, w którym łączą się kolektor Tl z emiterem T2 wynosi:

^ci ~^89    =3 V-0,6V = 2,4V=Ł/_C£1

Tranzystor Tl znajduje się w stanic aktywnym (gdyż jego prąd Ic.i = 1 mA. a napięcie kolcktor-baza jest dodatnie i równe 1.8 V), co potwierdza prawidłowość wykonanych obliczeń. Spostrzeżenie że:

Icj - 1 mA = 1e2

pozwala nam obliczyć prąd bazy tranzystora T2 jako:

I_B2= ia/ffa+l) = 1 mA / (100+1) = 9.9 pA,    (2.17.3)

prąd kolektora tranzystora T2 jako:

1_C2 =    =10°-9.9pA = 0,99 mA    (2.17.4)

oraz składową stałą napięcia wyjściowego jako potencjał w punkcie C2 (przy braku wysterowania wejściowym napięciem zmiennym):

U— Ecc - l_Cj' R_c =15V-0.99 mA 5 kto = 10.05 V    (2.17.5)

Dodatnie napięcie kolcktor-baza tranzystora T2 wynoszące: