выбор рабочей точки

[neon_613]

Здравствуйте!
я тут что то совсем запутался... нужно чуток вправить мысли

при разработки усилителя как выбрать рабочую точку?

1)есть ВАХ транзистора на ней рисуется кривая нагрузки.

img223.gif

(3.93 КБ) 766 скачиваний

потом чертим зависимость uб От Iк

img229.gif

(2.89 КБ) 583 скачивания

и по том выбираем область uб при которых зависимость Ik=f(uб) линейная. (для класса А (АБ))

на базу подаем середину области.

только вот что я не пойму. тут же не учитываются Rэ (которым мы задаем ток) и Rк которым мы задаем смещение на выходе..


или ВАХ надо рисовать не транзистора а схемы (с Rэ и Rк)?

в книге Хоровица, Хилла этот момент как то опущен (говорят что Rк Надо брать что бы было половина питания на выходе)

2)потом читал что то типа примера, алгоритма разработки усилителя. так там выбор рабочей точки проходит след образом:

Рисуют семейство ВАХ при разных напряжениях базы.
потом говорят:

Рабочую точку надо выбирать таким образом, чтобы обеспечить минимум искажений сигнала при его усилении, для этого необходимо обеспечить такой режим, который будет далек от режима насыщения и области отсечки. Также необходимо обеспечить минимум энергозатрат.

я выбирают оду из ВАХ, что бы удовлетворяла их потребностям в Ik и Uk и что бы область была линейной (не пойму. на глаз что ли определят где линейна где нет?)

pic_3_1_2.gif

(6.22 КБ) 674 скачивания

вот еще ни как не пойму
если в первом случае мы рассмотрели Ik=f(uб) и выбрали линейную область
то тут мы выбрали (как я понял на глаз) линейную область Ik=f(uк) при определенном значении базы.
но при подаче сигнала у нас напряжение на базе будет меняться.

и там схема

pic_3_1_5.gif

(3.96 КБ) 642 скачивания

в которой мне не понятно почему нет Rк что бы сместить рабочую точку?
получается то отрицательная полу волна не сможет быть усилена? или блокирующая индуктивность имеет еще какое предназначение?

[YS]

Зачем такие сложности? Просто смещением на базе устанавливатся половина питания на коллекторе. Это и есть оптимальный режим, ибо достигается максимальный размах сигнала. Ну их, эти графики.

[neon_613]

Не совсем понятно что надо понимать под оптимальным режимом

мне лично нужен максимально линейный...
просто надо соорудить усилитель мощности ВЧ. вот и хочу во всем разобраться.

на счет схемы изображенной на рис pic_3_1_5.gif [3.96 KiB] я так понимаю это усилитель класса B?

[YS]

Я вообще не уверен, что та схема будет работать. Но по идее там идеология класса "А".

А какие частоты усиливать хотите?

Не совсем понятно что надо понимать под оптимальным режимом

С минимумом искажений, конечно.

[neon_613]

частоты примерно 20-300МГц


наверное реактивное сопротивление играет роль резистора.
мне непонятно почему там в коллекторе нет смещение по постоянному току.

[neon_613]

может кто подскажет книги?

[YS]

наверное реактивное сопротивление играет роль резистора.

По переменному току - да. Но по постоянному току-то режим тоже установить надо.

[VT1]

Нмне лично нужен максимально линейный...
просто надо соорудить усилитель мощности ВЧ. вот и хочу во всем разобраться.
на счет схемы изображенной на рис pic_3_1_5.gif [3.96 KiB] я так понимаю это усилитель класса B?

На рисунке по правде говоря не усилитель, а какая то какакатица.
Перед тем, как задаться проектированием нужно определится полосой частот, видом модуляции с которой будет работать усилитель, выходной мощностью, входной мощностью, параметрами входного сигнала, написать на что будет нагружен усилитель и т.д.
После этого выбирать схему усилителя и активные элементы удовлетворяющие этим условиям

После этого можно и книги порекомендовать, т.к. без этих исходных данных можно назвать сотни книг.
Тему лучше завести в разделе "радиотехника", но опять же подробно описать, что Вы хотите добиться.
Иначе ответы будут общие, как впрочем и Ваши данные вопросы.
Пытать в таком случае Вас никто не будет. Просто почитают, пожмут плечами и уйдут из темы. Как у нас часто говорят, какой вопрос, такой будет и ответ.

[rustot]

зависимость тока коллектора от напряжения базы экпоненциальна на всех участках, вы не сможете выбрать 'более линейную' зону на характеристике. если при рабочем токе 1ма нелинейность будет 20%, то и при токе 5ма и при 10ма она будет ровно те же 20% если размах останется прежним в процентах. 'более линейной' характеристику можно сделать только за счет уменьшения размаха сигнала на выходе. то есть сделаете рабочую точку 1ма а размах от 0.999 до 1.001ма - будет более менее линейно, до долей процента, но понятно что за счет усиления

на самом деле линейность обеспечивают обратной связью, а рабочую точку выбирают из компромисса между коэффициентом усиления и размахом. допустим при питании 10в можно сделать размах на выходе 1-9в (то есть рабочая точка 5в на коллекторе) но при этом коэффициент усиления по напряжению выше 40 не получится. а можно сделать размах 1-2в (рабочая точка 1.5в) с коэффициентом усиления до 300, а вот размах 8-9в делать бессмысленно - и размах малый и усиление никакое.

в общем если размах (по напряжению) на выходе ожидается малый (допустим усиливаете пока что с микровольт до милливольт) то рабочую точку нужно смещать поближе к эмиттеру. ну а когда в выходном каскаде желаете получить максимально возможный размах - то тут уже посредине между нулем и питанием

это все про схему с общим эмиттером

[neon_613]

На рисунке по правде говоря не усилитель, а какая то какакатица.

эту каракатицу я частенько встречаю при запросе на вч усилитель
например статейка http://rf.atnn.ru/s5/rash-102.html
та же схема. да и в некоторых книгах она же встречается.

Перед тем, как задаться проектированием нужно определится полосой частот, видом модуляции с которой будет работать усилитель, выходной мощностью, входной мощностью, параметрами входного сигнала, написать на что будет нагружен усилитель и т.д.
После этого выбирать схему усилителя и активные элементы удовлетворяющие этим условиям

это все понятно но сейчас меня интересует конкретный вопрос как правильно расчищать смещение. для нужного мне класса (но похоже это то что я писал в первом сообщение под цифрой 1)

потом меня интересуют книги где бы объяснено было зачем убрали Rк (я так понял что бы не терять на нем мощьность) и как рассчитывается Lk.

[neon_613]

rustot вы про модель Эберса-Молла! точняк экспонента... (Ik=Iнас[(exp(Uбэ/Uт)-1]). как то я не подулмал

хотя!
вот второй пример (первый в первом сообщении)

qwer.GIF

(14.72 КБ) 619 скачиваний

из 3го графика видно что есть 'более линейная' зона

[rustot]

3-Й график как раз про то как экспонента приводится к прямой при помощи обратной связи

[neon_613]

вот схема. разве тут есть обратная связь?

img222.gif

(3.71 КБ) 636 скачиваний

а вот входная ВАХ транзистора и выходная ВАХ транзистора + линия нагрузки

img223.gif

(3.93 КБ) 680 скачиваний

зависимость Ik=f(uб)

img229.gif

(2.89 КБ) 554 скачивания

вообще что то я запутался.

в Хоровице написано что цепь эмиттера плохо заземлять. нужно ставить тока задающий резистор.
т.к. Коэффициент усиления будет зависит от тока (k=Rk/rэ(Ik))
да и не так сильно будет зависеть от температуры.

а тут все никак в книге.
если забить на то что говорилось в Хоровице то
Rэ служит что бы сделать более пологим график зависимости Ik=f(uб) (для того что бы можно было подать сигнал большей амплитуды (мощности))

img229.gif

(2.89 КБ) 554 скачивания

я правильно понимаю?

[SmarTrunk]

neon_613
Забудьте про Хоровица, Хилла - это объяснение на пальцах для начинающих (хотя вообще полезная книга). Вы же взялись за серьезную задачу. ВЧ-схемотехника в Хоровице только слегка упомянута, и только чтобы показать, как там все сложно (глава 13 "Высокочастотные и быстродействующие приборы", 3-е или 4-е издание). Но про расчет усилителей мощности ВЧ там ничего нет. Вам нужны книги по высокочастотной схемотехнике, а также книги по передатчикам.

[rustot]

конкретно в этой схеме нет обратной связи, зато есть сопротивление источника сигнала. и когда оно значительно больше 'сопротивления' перехода (dUбэ/dIб) получается что источник сигнала = источник тока, а не напряжения, а на Ik(Ib) как раз можно найти довольно линейный участок. заметьте что в этом случае Uбэ совсем не пропорционально Uвх

например вы выставили такую постоянку на базе, что Ik=1ма. допустим h21э=100, тогда в этой ситуации 'сопротивление' базы малому сигналу dUбэ/dIб = 100*25/1 = 2.5к. если подать на базу Uвх размахом 250мв через сопротивление 247.5k получим размах изменения тока базы 1мка и размах изменения тока коллектора 0.1ма. оценим нелинейность, при изменении тока коллектора от 0.9 до 1.1ма 'сопротивление' базы 2500/Ik будет меняться от 2.78к до 2.27к, то есть максимум на 0.28k от рабочего, что от общего сопротивления 250k составит всего 0.1% (при условии что нашли участок на котором h21э неизменен) соответственно такой же будет и нелинейность

так что _теоретически_ используя транзистор как Ik(Iб) а не Ik(Uбэ) можно добиться линейности, но на практике без обратной связи вы не сможете выставить стабильный рабочий режим. при изменении температуры окружающей среды на градус у вас ток может уплыть на несколько процентов

Rэ - это как раз сопротивление обратной связи, самое что ни на есть классическое. поскольку в этом случае Uэ = Rэ*Ik = Rэ*Iб*h21э и при этом Uбэ = Uвх-Uэ, то есть выход вычитается из входа

[YS]

разве тут есть обратная связь?

Нету. И это плохо.

ОС стабилизирует. Без нее РТ будет существенно плыть при самых разных воздействиях, и от температуры прежде всего.

[YS]

Вот, книги.

Линейные транзисторные усилители СВЧ

Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике

[neon_613]

Спасибо!

[neon_613]

Линейные транзисторные усилители СВЧ

Жесть 200 листов формул и не одной схемы (

[SmarTrunk]

К слову сказать, ВЧ- усилители могут быть как линейные, для сложных видов модуляции (или нескольких сигналов одновременно), так и нет, для обычной АМ или ЧМ-модуляции. Во втором случае выше КПД, а образующиеся высшие гармоники фильтруются выходным ФНЧ. Так что многое нужно знать назначение усилителя, уровни входного и выходного сигналов...