Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
Ответить

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пт дек 11, 2015 22:00:40

MrResitor писал(а):Добрый вечер, помогите разобраться с комплексным представлением синусоидальных величин, стр. 39-40.
Когда ссылаетесь на книгу, оформляйте ссылку правильно: указывайте год издания.

В примерах умножается j на j, j*j=-1, получается, действительная часть должна быть со знаком минус, но берут её почему-то по модулю.
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.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 11:08:40

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?

При выборе резистора Rb для этой схемы предположили, что коэффициент h221э имеет определенное значение (100), оценили величину тока базы и предположили, что падение напряжения на Re составит 7 В. Расчет схемы выполнен плохо; коэффициент h221э не следует брать за основу расчета, так как его значение может существенно изменяться. Если напряжение смещения задать с помощью делителя напряжения, как в рассмотренном выше примере, то точка покоя будет нечувствительна к изменениям коэффициента β. Например, в предыдущей схеме напряжение на эмиттере увеличится всего на 0,35 В (5%), если вместо номинальной величины h221э = 100 будем иметь величину h221э = 200.


Пример плохого смещения
Изображение

Пример хорошего смещения
Изображение
Вложения
Screenshot_2.png
Хорошее смещение
(13.56 KiB) Скачиваний: 1244
Screenshot_1.png
Плохое смещение
(8.98 KiB) Скачиваний: 1623

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 11:37:21

jdex писал(а):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?

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

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 12:43:15

Николай_С писал(а):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
Изображение
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
Изображение
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.
Вложения
Screenshot_4.png
(49.89 KiB) Скачиваний: 1343
Screenshot_3.png
(58.02 KiB) Скачиваний: 1318

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 14:34:20

Это какие-то конструктивные особенности транзистора с β = 200, или это вытекает из самой схемы?
вытекает из схемы.
Качество схем не в этом. В "плохой" на полезный сигнал практически не остается никакого запаса. П "правильной" -- почти половина питания.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 16:51:11

jdex писал(а):Это какие-то конструктивные особенности транзистора с β = 200, или это вытекает из самой схемы?
И то и другое. Попробуйте просчитать самим изменение напряжения на эмиттере в общем случае (без уточнения номиналов сопротивлений и коэффициента β).

Николай_С писал(а):Речь только о "плохой" схеме, для "хорошей" схемы это не актуально.
Как раз это актуально для "хорошей" схемы.

Hand-Maker писал(а):Качество схем не в этом. В "плохой" на полезный сигнал практически не остается никакого запаса. П "правильной" -- почти половина питания.
Это ерунда. И в "неправильной" рабочую точку можно выставить в любое положение.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 20:55:36

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

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

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 21:06:18

Забыл сказать спасибо всем ответившим на мои вопросы.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 21:53:05

Еще температурная стабильность плохая и динамика.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Пн янв 11, 2016 22:16:08

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

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 09:50:23

И в "неправильной" рабочую точку можно выставить в любое положение.
И будет она у нас болтаться как ........ в зависимости от экземпляра транзистора, от температуры, от погоды на Марсе. И накой она такая?

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 10:25:58

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

Alek Lem писал(а):важно не само напряжение на базе или на эмиттере, а его изменение.

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.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 12:09:52

Теперь сравниваем:
Hand-Maker писал(а):В "плохой" на полезный сигнал практически не остается никакого запаса.
Hand-Maker писал(а):И накой она такая?

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.

jdex писал(а):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.
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:

Изображение



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.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 13:33:02

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.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 15:08:22

jdex писал(а):А можно где-то почитать про модель, приведенную вами?
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.

В частности хотелось бы почитать про исходную функцию Iк₀ = f(Uбэ₀, β) и рассуждения при ее выводе. Спасибо.
Учебник по электронике, авторы Опадчий и Глудкин. Там, в главе 6 методы стабилизации рабочей точки усилителя с ОЭ.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 16:31:45

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

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 17:25:19

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?
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 18:45:58

А сами как считаете?

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 18:52:58

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.

Re: Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.Объясните!

Вт янв 12, 2016 19:10:43

Правильно, в английском.

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