К вопросу о сравнении выходных каскадов.

[BesPav]

В этом профильном разделе форума обсуждается огромное количество различных конструкций усилителей мощности и телефонных усилителей, между тем вопросы оптимизации различных составляющих их блоков остаются в тени цельных конструкций. С учетом этого обстоятельства авторы и комментаторы иногда пользуются отсутствием подробностей об особенностях работы конкретных реализаций выходных каскадов, а также вольно или невольно вводят форумчан в заблуждение.
Для наведения ясности в этом вопросе и предназначена эта пополняемая тема.
Итак, какие же параметры требуются от выходного каскада? Ответ на этот вопрос позволит нам сформировать различные рейтинги и разработчики при формировании своих усилителей получат достаточно удобный инструмент анализа и библиотеку типовых решений.
1. Так как выходной каскад непосредственно работает на достаточно низкоомную нагрузку от него требуется иметь низкое выходное сопротивление, доли Ома. Пока опустим тот момент, что выходное сопротивление снижается также и за счет действия ООС, оставим его для дальнейших рассуждений.
2. Так как выходной каскад в подавляющем большинстве случаев охвачен обратной связью, то от него требуется иметь полосу работы бОльшую, нежели полоса работы этой ООС. Здесь есть важная оговорка и важное следствие. Оговорка – так как выходной каскад непосредственно связан с нагрузкой, а нагрузка в общем случае неизвестна, то полоса работы выходного каскада учитывается для наихудшего случая. Следствие – полоса работы ВК не должна использоваться в схеме коррекции условно устойчивого усилителя так как нагрузка в общем случае неизвестна.
3. Область безопасных режимов, т.е. возможности конкретной реализации ВК отдавать в нагрузку соответствующую сигналу мощность и рассеивать выделяющееся при этом тепло.
4. Высокое (или, в более общем случае управляемое) входное сопротивление и по возможности малую (или опять управляемую) емкость. Этот параметр напрямую определяет особенности сопряжения ВК с предыдущим узлом типового усилителя – усилителем напряжения, УНом.
Для начала достаточно, а по ходу дискуссии и необходимости дополним.
Приступим, как наглядно оценить комплексную величину выходного сопротивления? В симуляторе – достаточно просто, подключаем к выходу выходного каскада идеальный источник тока и измеряем величину напряжения на выходе ВК. Если полученное напряжение разделить на ток подключенного источника тока и включить линейный режим отображения, то получим график непосредственно в Омах.
Пример:


Следующее, как наглядно оценить комплексную величину полосы работы ВК? И снова, в симуляторе – несложно, подключим на вход нашего ВК источник напряжения с паразитными параметрами порядка типовых величин нагрузки ВК (для примера 1 МегОм и 22 пФ) и посмотрим, что же у него получится на выходе.
Пример:



По результатам подобных вычислений весьма наглядно отображаются различия в работе выходных каскадов, вот например:

Думаю всем любопытствующим будет очевидны преимущества ВК с графиком зеленого цвета перед ВК с графиком красного цвета.

Замечания и комментарии приветствуются, первое сообщение будет дополняться по мере развития дискуссии и если тема окажется интересной для сообщества.

Крупное продолжение вот здесь.

[Валет]

Покажи " большой разброс" на имеющихся у тебя приборах. Только не надо впустую молоть языком.

Не можешь ответить по существу - помолчи

[Валет]

Так у тебя нет ничего, кроме засохших тараканов и прошлогодних бутеров с маргарином в тумбочке. Вот если взять старую 30-амперную Тошибу 2SD113 или 2N3772 Вестингауз, начала 80х- там да, разброс емкостей двукратный.

[ИГВИН]

Как теперь отличить подделку с учетом большого разброса емкостей у оригинальных транзисторов?

А как велик разброс емкостей переходов? Есть конкретные измерения?

---------- Сообщение добавлено 14:45 ---------- Предыдущее сообщение было 14:44 ----------

Сразу сказал - надо отдельную тему делать.
Здесь это оффтоп.

[BesPav]

Сразу сказал - надо отдельную тему делать.

Ща, Игорь, погоди, калоизвержение пройдёт и новая тема хоть немного побудет ценной для форумчан.

[Serge_L]

А почему офф?
Это же имеет отношение к ВК?!
Вот и обсуждаем

[Dinosaurus]

Посмотрел в местном лабазе

Лабаз ещё тот(всем лабазам))) Из дней ушедших много низковольтных для выходных каскадов и высоковольтных (строчной развертки и видеоусилителей).

[Валет]

А как велик разброс емкостей переходов? Есть конкретные измерения?

У меня измерений нет, есть официальные данные из ТУ. Например, для транзистора 2Т830 гарантируются максимальные емкости коллекторного и эмиттерного переходов соответственно 150 и 200 пФ. Справочно даются их минимальные значения 63 и 88 пФ. Для 2Т831 эти параметры справочные – для К-Б 35-150 пФ, для Э-Б 60-350 пФ. Это цифры при указанных в ТУ режимах. В других и цифры будут другие. Для многих транзисторов гарантируются только максимальные значения, опять же в определенном режиме.

---------- Сообщение добавлено 16:34 ---------- Предыдущее сообщение было 16:25 ----------

Это обязательные значения. У конкретных изготовителей с их технологией разброс может быть меньше.

---------- Сообщение добавлено 17:04 ---------- Предыдущее сообщение было 16:34 ----------

Раньше иногда для некоторых параметров приводились границы, в которые укладывались 90% транзисторов.

[sia_2]

емкости переходов при околонулевом смещении определяются двумя физическими параметрами: площадью перехода, то есть топологией и размером кристалла, и уровнями концентрации примесей. Оба параметра при производстве соблюдаются с точностью в единицы процентов, иначе это не производство, а сарай.

[Валет]

Речь идет не о точности технологии, а о емкости перехода. Чем определяется ее разброс в режиме измерения по ТУ? И какой он при околонулевом смещении?

[Валет]

Берем КТ864, 11.91 год. 16 штук, Ссb=970-1016 пф. Выводы делайте сами. Так же невелик разброс пробивного К-Б.

Насколько надежны эти данные? Транзисторы из одной партии?

[misha88]

для транзистора 2Т830

Для 2Т831

Я давно подозревал, что Валет все свои заключения до сих пор делает на основе советской номенклатуры, а тут он это и подтвердил. Человек даже не подозревает, что в магазинах можно приобрести транзисторы со всего мира, и что у большинства производителей (кроме китайских дельцов) сегодня разбросы очень малые (все мои измерения это подтверждают). Вот к примеру, сборка 2SK2145. Это не согласованная сборка, а 2 отдельных кристалла (скорее всего близлежащих), но сколько я их не измерял, у всех разница напряжения ЗИ обоих кристаллов при одинаковом токе не превышала 2 мВ (для советского производства это невозможно), не смотря на то, что этот параметр вообще не указан в даташите, что указывает на высокое качество производства (Валету это будет трудно переварить).

[Валет]

сколько я их не измерял, у всех разница напряжения ЗИ обоих кристаллов при одинаковом токе не превышала 2 мВ,

В технологическом процессе предусматривается разбраковка выхода по напряжению ЗИ. А здесь речь идет о емкости, по которой разбраковка не предусмотрена. Не получилось это переварить?

---------- Сообщение добавлено 18:01 ---------- Предыдущее сообщение было 17:53 ----------

Причем больше о биполярных транзисторах

[misha88]

В технологическом процессе предусматривается разбраковка выхода по напряжению ЗИ

Это только в согласованных сборках и тогда это указывается в даташите, какое типовое и максимальное отличие допускается, а я привёл пример, где не указано, а значит и не предусмотрена проверка (зачем тратить деньги на проверку и не указывать).

А здесь речь идет о емкости, по которой разбраковка не предусмотрена.

Глупость говорите. Если в даташите указана только типовая ёмкость, то разбраковка не предусмотрена, но если указана максимальная ёмкость, то предусмотрена, иначе не возможно гарантировать даташит.

Кстати, у полевиков разброс значительно больше, чем у биполяров, так что биполяры как раз проще производить с малыми разбросами (сужу по биполярным сборкам, есть с разницей БЭ 0.2 мВ).

[Валет]

Это только в согласованных сборках и тогда это указывается в даташите, какое типовое и максимальное отличие допускается, а я привёл пример, где не указано, а значит и не предусмотрена проверка (зачем тратить деньги на проверку и не указывать).

Глупость говорите. Если в даташите указана только типовая ёмкость, то разбраковка не предусмотрена, но если указана максимальная ёмкость, то предусмотрена, иначе не возможно гарантировать даташит.

Сплошной бред.

[misha88]

Сплошной бред.

Подозревал, что Вы так скажете. Такие, как Вы, уже не сможете принять новую реальность, для Вас мир застыл в прошлом веке, и всё, что выше Вашего понимания, это для Вас бред (а если он сплошной, то видимо Вы застыли даже в 60-тых годах прошлого века).

[Vlad Zhdanov]

А как велик разброс емкостей переходов? Есть конкретные измерения?

Очень не большой разброс у транзисторов от одного производителя.
Только что измерил емкость БК при 10 В. смещения у NJW0281G. На двадцати транзисторах разброс 248-252 пф.
При нулевом смещении емкость порядка 800 пф.

Разброс по емкости получается гораздо меньше чем по бетте.

---------- Сообщение добавлено 19:03 ---------- Предыдущее сообщение было 18:55 ----------

потому что:

емкости переходов при околонулевом смещении определяются двумя физическими параметрами: площадью перехода, то есть топологией и размером кристалла, и уровнями концентрации примесей. Оба параметра при производстве соблюдаются с точностью в единицы процентов, иначе это не производство, а сарай.

[Злой]

Поэтому ставят кристаллы "предыдущего" поколения с бОльшим сопротивлением канала, раза в 2-3. Работать оно обычно работает ибо впритык их никто не рассчитывает, просто греется ощутимо больше.

По быстрому сегодня попробовал, под рукой был БП только на 5В, с ним

с даташитом и близко не бьется

А вот сопротивление открытого канала IRF640N 150мОм +-3мОм, а сомнительный IRFB4019 57-59мОм, что полностью соответствует даташиту.

[Serge_L]

sia_2, ради справедливости надо сказать, что емкость зависит ещё от градиента концентрации (точнее от концентраций на границе раздела), те от операции разгонки, а там бывает тяжело в 1% попасть.
Ну, правда, последний раз в кристальном цехе я был лет 15 назад)

[ИГВИН]

олько что измерил емкость БК при 10 В. смещения у NJW0281G. На двадцати транзисторах разброс 248-252 пф.
При нулевом смещении емкость порядка 800 пф.

Спасибо.
Прекрасный результат!

[Petr-1951]

емкости переходов входят в спайс-модели транзисторов
CJE – емкость эмиттерного перехода при нулевом смещении (обычно в 2....10 раз больше CJC);
CJC - емкость коллекторного перехода при нулевом смещении
Вот что пишет Боб Корделл в своей книге (с.424):
Base-Emitter Capacitance (CJE)
The base-emitter capacitance is tweaked by adjusting CJE. The value of the parameter CJE is defined at zero reverse junction voltage, so it is usually a bit more than (~ 2x) the base-emitter capacitance at Vbe = –2 V. As before, simulate the transistor at a chosen operating point and check the value of Cje (also called Cbe or Cib) in the SPICE error log and adjust CJE accordingly.
Емкость база-эмиттер (CJE)
Емкость база-эмиттер настраивается путем регулировки CJE. Значение параметра CJE определяется при нулевом напряжении обратного перехода, поэтому обычно оно немного больше (~ 2x) емкости база-эмиттер при Vbe = –2 В. Как и ранее, смоделируйте транзистор в выбранной рабочей точке. и проверьте значение Cje (также называемое Cbe или Cib) в журнале ошибок SPICE и соответствующим образом отрегулируйте CJE.
Base-Collector Capacitance (CJC)
The base-collector capacitance is tweaked by adjusting CJC. The value of the parameter CJC is defined at zero reverse junction voltage, so it is usually a bit more than (~ 1.3x) the base-collector capacitance at Vcb = –2 V. As before, simulate the transistor at a chosen operating point and check the value of Cjc
(also called Ccb or Cob) in the SPICE error log and adjust CJC accordingly.
Емкость база-коллектор (CJC)
Емкость база-коллектор регулируется путем регулировки CJC. Значение параметра CJC определяется при нулевом напряжении обратного перехода, поэтому обычно оно немного больше (~ 1,3x) емкости база-коллектор при Vcb = –2 В. Как и ранее, смоделируйте транзистор в выбранной рабочей точке. и проверьте значение Cjc (также называемый Ccb или Cob) в журнале ошибок SPICE и соответствующим образом настройте CJC.