Когда ссылаетесь на книгу, оформляйте ссылку правильно: указывайте год издания.

В книге ошибка/опечатка, которая, кстати, тянется с издания 81-го года. Это Х.Х, а не учебник по матану, привыкайте к ошибкам и неточностям.

Доброго времени суток всем!

Вот выдержка из ХХ насчет примера плохого смещения в биполярном транзисторе в схеме с эмиттерным повторителем. Сами схемы "плохого" и "хорошего" смещения также поданы ниже.
Вопрос заключается в следующем: на чем основаны расчеты, что если в "хорошей" схеме заменить транзистор с β = 100 на β = 200, то напряжение на эмиттере возрастет на 0,35 В. Это какие-то конструктивные особенности транзистора с β = 200, или это вытекает из самой схемы?



Пример плохого смещения


Пример хорошего смещения

Это невнимательное прочтение книги.
Речь только о "плохой" схеме, для "хорошей" схемы это не актуально.

Хм.. Не уверен.
Собрал "плохую" схемку смещения в Мультисиме для двух значений коэффициентов β.
Вот схемка для β = 100

Как и ожидалось напряжение на эмиттере составляет около 7 В (7.148 на картинке) . Ток через базу - около 10 мкА (9.436 на картинке), а эмиттерный ток - около 1 мА (0.953 на картинке).

Теперь схема для β = 200

Ток через базу проседает до 6 мкА (6.298 на картинке), а ток через коллектор возрастает до 1.27 мА (1.266 на картинке). Напряжение на эмиттере возрастает соответственно до 9.5 В (9.495 на картинке), что никак не может составлять 5% : 9.495/7.148 = 1.328, т.е. 32,8 %

Даже если учесть, что схема собрана в симуляторе, не думаю, что расхождение с реальной схемой будет очень большим.

вытекает из схемы.
Качество схем не в этом. В "плохой" на полезный сигнал практически не остается никакого запаса. П "правильной" -- почти половина питания.

И то и другое. Попробуйте просчитать самим изменение напряжения на эмиттере в общем случае (без уточнения номиналов сопротивлений и коэффициента β).

Как раз это актуально для "хорошей" схемы.

Это ерунда. И в "неправильной" рабочую точку можно выставить в любое положение.

Смешно прозвучит, но я вспомнил, что немного раньше выводил зависимость сопротивления в одном плече делителя от другого в таком вот эмиттерном повторителе. В этой зависимости напряжение между базой и эмиттером - заданный параметр, как и напряжение питания, сопротивление нагрузки, коэффициент β. Я немного преобразовал эту зависимость и выразил ее для напряжения на базе (напряжение на эмиттере легко можно найти из напряжения на базе). Может будет кому-то интересно. Вот собственно и зависимость:

Uб = U*(R2*Rн*(1+β) - R1*R2*Uбэ)/(Rн*(1+β)*(R1+R2) - R1*R2) ,

где Uб - напряжение на базе, U - напряжение источника, R1 и R2 - сопротивления плеч делителя, Rн - сопротивление нагрузки, Uбэ - напряжение база-эмиттер.
Получается гиперболическая зависимость. Для значений R1 = 130, R2 = 150, Rн = 7.5, Uбэ = 0.7 и β = 100 у меня получилось 7.79 В, а для β = 200 - 7,91 В . Разница по сути 0.12 В. Это конечно не 0.35 В как у ХХ, но все таки в грубом приближении дает более-мене представление о направлении изменения напряжения на базе и масштабе такого изменения от величины β

Забыл сказать спасибо всем ответившим на мои вопросы.

Еще температурная стабильность плохая и динамика.

важно не само напряжение на базе или на эмиттере, а его изменение.

И будет она у нас болтаться как ........ в зависимости от экземпляра транзистора, от температуры, от погоды на Марсе. И накой она такая?

Вы могли бы полнее раскрыть суть сказанного пожалуйста? Просто мне не совсем понятно, как изменение напряжения увязывается со смещением на базе, что вы здесь имели в виду. Смещение оно же идет по постоянному току/напряжению.

Теперь сравниваем:

Это называется подмена понятия: сперва говорим об одном, а потом, как бы в подтверждение своих слов, о другом. Рабочая точка будет "гулять" вверх-вниз -- да, но никто не берется утверждать какой там запас и в какую сторону.

Смещение - это задание рабочей точки на выходной характеристике транзистора на постоянном токе. Для усилителя класса А это означает задать такой ток коллектора Iк, при котором Uкэ ≈ Eпит/2. В обеих схемах это возможно сделать.

Но проблема, как известно, не в выводе транзистора в рабочую точку, а в стабильности последней. Другими словами, та схема лучше, для которой изменение тока коллектора в отсутствии сигнала в меньшей степени зависит от таких факторов как: изменение коэффициента бетта Δβ и температурное изменение напряжения база-эмиттер ΔUбэ₀ в рабочей точке. Индексом 0 здесь и дальше указано, что величина измеряется в рабочей точке (точке покоя). Следовательно, необходимо написать общее выражение для тока коллектора в рабочей точке без входных сигналов как функцию только Uбэ₀ и β: Iк₀ = f(Uбэ₀, β), а потом найти изменение тока коллектора ΔIк₀ в зависимости от изменения ΔUбэ₀ и Δβ. Чем меньше будет ΔIк₀, тем лучше стабильность схемы.
С точки зрения математики задача сводится к нахождению дифференциала от функции двух переменных. Решение такое:

В формуле не зря введено эквивалентное сопротивление Rб = Rб1⋅Rб2/(Rб1 + Rб2). Дело в том, что при любых изменениях токов, источник E представляет собой короткозамкнутый провод, который вводит резисторы Rб1 и Rб2 в параллельное соединение, эквивалентное Rб. Из формулы видно, что чем больше Rб, тем больше ΔIк₀: во-первых, числитель первого слагаемого с ростом Rб растет быстрее, чем знаменатель, а во-вторых, уменьшается второе отрицательное слагаемое и суммарная разность становится больше. Следовательно, рекомендуется уменьшать Rб, что автоматически означает предпочтение второй схемы перед первой.

Alek Lem,

Очень интересно, благодарю вас!
А можно где-то почитать про модель, приведенную вами? В частности хотелось бы почитать про исходную функцию Iк₀ = f(Uбэ₀, β) и рассуждения при ее выводе. Спасибо.

Все модели, используемые при расчетах - это в той или иной степени упрощенная модель Эберса-Молла.

В частности, можно выделить основные уравнения транзистора:

1) Для транзистора всегда выполняется первое правило Кирхгофа:

Iк+ Iб - Iэ = 0

2) В линейном приближении в активном режиме транзистор представляет собой усилитель тока:

Iк = β⋅Iб

в отличии от правила 1) это уравнение работает только в активном режиме. Из правил 1) и 2) и учитывая, что β >>1 сразу следует:

Iк = Iэ - Iб ≈ Iэ

3) Ток базы связан с напряжением база-эмиттер уравнением Шокли для диода:

Iб = I₀⋅[exp(Uбэ/Vt) - 1]

где Vt - тепловой потенциал; I₀ - обратный ток перехода.
Последнее уравнение выполняется в работающем транзисторе практически всегда (за исключением очень больших и ничтожно малых токов), однако, в отличии от первых двух уравнений, используется куда реже.

Вот основные уравнения, описывающие работу транзистора в схемах усилителей и генераторов и не учитывающие всевозможные эффекты, связанные с эквивалентными внутренними ёмкостями транзистора, изменением тепловых потенциалов и т.д. Но в большинстве случаев эта модель помогает представить характер работы схемы и кое-что даже рассчитать.
Присовокупите к ним правила Кирхгофа, управляющие работой практически любых электрических цепей, и вы сможете рассчитывать схемы самостоятельно.
Для примера я, пользуясь этой моделью, посчитаю стабильность "плохой схемы".

Найдем, сперва, ток коллектора в точке покоя. По второму правилу Кирхгофа:

Iб₀⋅Rб + Uбэ + Iэ₀⋅Rэ = Eпит

Учитывая, что Iэ₀ ≈ Iк₀ = β⋅Iб₀:

Iк₀⋅(Rб/β +Rэ) + Uбэ = Eпит

Дифференцируем левую и правую части, с учетом того, что меняются только β, Uбэ и Iк₀:

ΔIк₀⋅(Rб/β +Rэ) - Iб₀⋅Rб⋅Δβ/β + ΔUбэ = 0

Отсюда:

ΔIк₀ = Iб₀⋅Rб⋅Δβ/(Rб+β⋅Rэ) - ΔUбэ⋅β/(Rб+β⋅Rэ)

Получили то же выражение, что и для "хорошей схемы" за исключением того, что там Rб+Rн, а тут просто Rб. Видимо, ошибка у авторов книжки, откуда я не проверив содрал формулу. Ибо выражения, по логике, должны совпадать. Но это не суть важно -- характер зависимости от Rб сохраняется и даже становится еще более явным: чем больше Rб, тем больше нестабильность тока коллектора.

Учебник по электронике, авторы Опадчий и Глудкин. Там, в главе 6 методы стабилизации рабочей точки усилителя с ОЭ.

Alek Lem,
Спасибо за столь обширное, детальное, а также очень полезное и познавательное сообщение! И за книжку вам тоже спасибо!

Доброго времени суток
Решил поднять свои знания из электроники путем тщательного прочтения этой книги.
Скачал 4-е русское издание в 3-х томах 1993г. и наткнулся на формулу Uвых для RC-цепи при произвольном Uвх, которая вызвала у меня подозрения на ошибку, в последующих русских изданиях эта формула такая же.
В предыдущим 3 русском издании в 2-х томах 1986г., она кажется более правильной и более совпадает с формулами в оригинальных английских изданиях(за исключением того, что t и τ в экспоненте поменяны местами).
Какая из этих формул все-таки правильная а какая ошибочная? и какое русское издание, с меньшим количеством ошибок, вы бы посоветовали изучать?

А сами как считаете?

Считаю что правильная формула в оригинальном английском издании.
Только не знаю теперь какое лучше из русских изданий читать, чтобы в еще больших ошибках не запутатся.

Правильно, в английском.

Какое издание читать - не подскажу. Мне кажется, что эту книжку лучше читать тем, кто уже прочитал нормальные, полноценные, книжки.