Почему возбуждается повторитель?
Уважаемое сообщество. Практика – критерий истины (С) Ленин. В очередном макете пришлось «малость» повозится с искажениями простого эмиттерного повторителя (ЭП), которые в конце концов были идентифицированы как самовозбуждение на ВЧ больше 10МГц (осцилл выше «не видит»). И теперь хотелось бы внести в вопрос «главный критерий истины – ясность и внятность» (С) Спиноза, Лейбниц, Декарт. Для этого был проведён, так сказать, теоретический эксперимент.
Скрытый текст
а критерий истины запаса устойчивости взято утверждение:
«Чтобы операционная схема была устойчивой с запасом устойчивости хотя бы 60грд., резонансный пик (частотная оценка) не должен превышать 0,5дБ, и относительный выброс (временная оценка) не должен превосходить 10%.» [1, стр. 445]. Резонансный пик - это «горб» на АЧХ, а относительный выброс – это реакция на прямоугольный импульс.
Для простоты и наглядности транзистор представлен идеальным Источником Тока Управляемым Током CCCS1 с В=400, и диодом D_ideal. Идеальной модели диода в симуляторе «Tina» не нашлось, посему реальный диод был максимально приближен к идеальному коррекцией SPICE-параметров. АЧХ повторителя без внешних ёмкостей С1(ёмкость база-эмиттер), С3 (ёмкость база-коллектор) равномерна вплоть до 8ГГц, для целей данного теста, думаю, достаточно.
Паразитные сопротивления БЭК опять же для простоты и наглядности было решено не ставить, на принципиальное поведение модели они не влияют. Постоянное напряжение на эмиттере транзистора – 5…6В, ток покоя 120мА.
Сигнал для исследований - меандр 200 кГц, 1В. Индуктивности проводников предполагаются похожими на реальные, опять же для наглядности 100нГн.[свернуть]
Теоретическая часть эксперимента проводилась в программе моделирования Тина.
1) ТОЭ (симулятор) утверждают, что простой ЭП при внесении в базовую цепь индуктивности и даже ещё без емкостной нагрузки явно генерит на частоте около 100МГц, Рис.1 (ёмкостная трёхточка).
2)В [2] показано наличие отрицательного сопротивления в цепи база-эмиттер, и эффект отрицательного сопротивления исследован на макете. Утверждается, что возможна генерация одновременно на двух частотах. ТОЭ наглядно подтверждают такую возможность. На выход ЭП подключается ёмкость нагрузки через паразитную индуктивность. Частоты генерации около 100МГЦ и 1МГц. Рис.2. Ещё предполагается, что частота генерации может достигать почти гигагерца.
3)Также к самовозбуждению приводит и паразитная индуктивность в цепях питания. Чтобы не перегружать описание информацией опустим (или отложим) отдельное рассмотрение этого явления.
На Рис.4 показана уже теоретически «усмирённая» схема, причём усмирение достигается ОДНОВРЕМЕННЫМ включением резистора в базу, большой индуктивности между выходом и ёмкостью нагрузки, и включением развязывающей ёмкости между коллектором и землёй. Причём развязывающая ёмкость С5 берётся 1мкФ, как рекомендовано в [1] стр. 472, т.к. рекомендуемые обычно 0,01…0,1мкФ, создают резонансный контур с приличной добротностью, на симуляторе хорошо видно.
4)В [3] стр.139 утверждается о возможности возникновения локальных участков дифференциального сопротивления (токовые шнуры), также известно что существует эффект модуляции сопротивления базы. Из этого можно предположить, что и самому по себе транзистору может быть свойственна генерация, и возможно даже на более высоких частотах, чем граничная частота.
Вывод: Схема ЭП на транзисторе с достаточно высокой граничной частотой без принятия специальных мер практически ВСЕГДА самовозбуждается.
В связи с этим – вопросы
-???
- Есть ли способы избежать генерации без снижения быстродействия?
- по п.4 есть что-нибудь?
- есть ли хорошие не керамические ВЧ кондёры емкостью 1мкФ?.
Хотелось бы поговорить с теми, кому это интересно, у кого тема «на виду» (с приборами), или «на слуху» (без приборов), и со всеми желающими.
P.S. Наиболее эффективная схема устранения самовозбуждения ЭП приведена на стр.2, пост 23 https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2152486
[1] И. Достал, Операционные усилители, М., Мир, 1982г.
[2] Иммитансная высокочастотная аномалия эмиттерного повторителя и радиоимпульсно-регенеративный двухполюсник отрицательного сопротивления на её основе — альтернатива традиционному применению транзистора
Смирнов Владимир Фёдорович, Россия, Тверская обл., г. Кимры, E–mail: svfru@ya.ru, Web-sait: smirnov.ucoz.com http://smirnov.ucoz.com/publ/fenomen...ove/2-1-0-13#2
[3] Блихер А., Физика силовых биполярных и полевых транзисторов, Энергоатомиздат, 1986.
Сообщение от lazertok
.
Социальные закладки