Почему возбуждается повторитель?

[shura1959]

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.

[shura1959]

Была наивная мечта добиться минимума искажений с помощью моделирования - удобнее, чем перепаивать.

С искажениями не очень просто, оч. много факторов, поэтому симулятор может поднаврать.

А тут такой облом даже с током покоя!

Здесь должно быть всё хорошо, если наиважнейшие параметры учтены, бетта в реальной схеме, и номиналы резисторов, остальное не важно.

там и схема микрокаповская лежит.

Я моделирую в венгерской программе Тина, поэтому перетащу на досуге.

[Оллема]

Номиналы резисторов соответствуют, бетту пробовал менять в широких пределах - влияет, но слабо. Остались наиважнейшие параметры - что это?

---------- Сообщение добавлено 17.05 ---------- Предыдущее сообщение было 17.04 ----------

Да и ладно, играет здорово, а это главное!

[shura1959]

Остались наиважнейшие параметры - что это?

Ценю твой юмор.

Номиналы резисторов соответствуют, бетту пробовал менять в широких пределах - влияет, но слабо.

Поскольку в данной схеме есть "следящая" связь (это наиважнейший параметр), изменения номиналов и бетт влияет не сильно.
Привожу свой вариант схемы, он довольно жёсткий в том плане, что вместо транзисторов стоят управляемые источники тока с паразитными конденсаторами. Для усмирения пришлось "воткнуть всё что можно во всё что нужно". В реальной схеме полно паразитных сопротивлений, которые заменяют специально установленные, поэтому всё не так плохо.
Весьма сильно влияет на возбуд резистор последовательно с ИП, без него вообще генерация не устраняется, я поставил 0,2 Ом, в реале сопротивления проводов может быть достаточно.
В моём модуляторе с приведёнными номиналами ток покоя вообще 150мА. Он хорошо увеличился до 1А уменьшением R7 (у тебя R14) до 150 Ом.
Далее, средняя точка на выходе стоит в районе 13В, при таком раскладе ограничение по отрицательной полу-волне составляет -7В, т.е. реальная вых. мощность на 5 Омах составляет 6Вх6В/5Ом=7Вт, так ли это на самом деле? П.С. Извиняюсь, не правильно посмотрел, с ограничением по выходу всё нормально (но лишний раз не помешает проверить, раз уж руки дошли).

[Оллема]

У меня в реальности измеренное симметричное ограничение около 10 вольт. Ещё ни разу на полной не слушал.

[shura1959]

У меня в реальности измеренное симметричное ограничение около 10 вольт. Ещё ни разу на полной не слушал.

Т.е. ограничение начинается на обеих полу-волнах одновременно, и удвоенная амплитуда равна 10 В?

[Оллема]

+10 вольт и -10 вольт

[shura1959]

+10 вольт и -10 вольт

Тогда всё хорошо . Кстати при удвоенной амплитуде выходного 10В мой симулятор показывает КНИ=0,07% , хороший результат.

[Semigor]

Но почему ток покоя не соответствует модели?

Потому, что модель неточная. У модели транзисторов 2N3055A коэффициент передачи по току с ростом температуры не растет, а падает. Кроме того, напряжение база-эмиттер уменьшается с ростом температуры гораздо медленнее, чем должно.

[shura1959]

Потому, что модель неточная. У модели транзисторов 2N3055A коэффициент передачи по току с ростом температуры не растет, а падает. Кроме того, напряжение база-эмиттер уменьшается с ростом температуры гораздо медленнее, чем должно.

Здравствуйте Игорь. Во, какие интересные явления в микрокапе. Проверил 3055 в "Тине", модель очень похожа на правду, при изменении температуры от 0 до 100 грдС Uбэ уменьшилось от 491 до 275 мВ, а бетта выросла почти в 2 раза.

[Semigor]

Проверил 3055 в "Тине", модель очень похожа на правду, при изменении температуры от 0 до 100 грдС Uбэ уменьшилось от 491 до 275 мВ, а бетта выросла почти в 2 раза.

А в Микрокапе от 833 до 738 мВ, а бетта уменьшилась со 147 до 17.

[shura1959]

А в Микрокапе от 833 до 738 мВ, а бетта уменьшилась со 147 до 17.

Да, всё нужно проверять.

[Semigor]

Ну может еще кто попробует проверить? Ток коллектора задавал 1А, Uкэ=10V.

[shura1959]

Гм, поразмышлял и перепроверил при Ваших режимах, при изменении температуры от 0 до 100 грдС Uбэ уменьшилось с 1000 мВ до 825 мВ, а бетта УМЕНЬШИЛАСЬ на 5%. Подумаю на досуге над этим

[Оллема]

Потому, что модель неточная. У модели транзисторов 2N3055A коэффициент передачи по току с ростом температуры не растет, а падает. Кроме того, напряжение база-эмиттер уменьшается с ростом температуры гораздо медленнее, чем должно.

Не понял. Я же пробовал менять в симуляторе коэффициент передачи (BF) - влияет слабо. Или это не тот параметр?

[киса]

2N3055A

Чем обусловлен выбор данного типа транзистора? Наличием?

---------- Сообщение добавлено 23.30 ---------- Предыдущее сообщение было 23.20 ----------

А в Микрокапе

Решил посмотреть на ток покоя, что на самом деле покажет Микрокап при изменении температуры от 20 до 100гр.ц. Стало страшно, так как ток покоя для моей схемы гулят в 1,9 раза. В реальной схеме при установке всех диодов на радиатор к транзистору не более 100 мА от 1,0 А. Врёт он всё! Хотя с транзистором 2N3055A сразу показал генерацию.

[Оллема]

В реальности стоит КТ908. Semigor моделировал с 2N3055A.

[Semigor]

Не понял. Я же пробовал менять в симуляторе коэффициент передачи (BF) - влияет слабо. Или это не тот параметр?

Я не разбирался с параметрами моделей, просто взял готовую, которая ведет себя не должным образом при изменении температуры.

[shura1959]

Не понял. Я же пробовал менять в симуляторе коэффициент передачи (BF) - влияет слабо. Или это не тот параметр?

Думаю, параметры 3055 - это "лирическое отступление". Ток покоя в твоей схеме зависит от вышеупомянутого делителя. Объяснений расхождения с симулятором, думаю несколько: 1) В модели неверные значения резисторов, 2) Лажает симулятор 3) Всё же возбуждается усилитель.

---------- Сообщение добавлено 11.14 ---------- Предыдущее сообщение было 11.02 ----------

В реальной схеме при установке всех диодов на радиатор к транзистору не более 100 мА от 1,0 А.

так диоды ж, понятно дело, компенсируют.

Решил посмотреть на ток покоя, что на самом деле покажет Микрокап при изменении температуры от 20 до 100гр.ц. Стало страшно, так как ток покоя для моей схемы гулят в 1,9 раза.

Так , вроде, похоже на правду, в даташите 3055 бетта возрастает чуть ли не в 2 раза при изменении температуры от 25 до 150 грдС.

Врёт он всё!

не знаю, у меня к "Тине" пока больших претензий не было. Будет время, поразбираюсь с моделью 3055.

Хотя с транзистором 2N3055A сразу показал генерацию.

Это уже по нашей теме, а с другими транзисторами не генерило?

[Оллема]

Объяснений расхождения с симулятором, думаю несколько: 1) В модели неверные значения резисторов, 2) Лажает симулятор 3) Всё же возбуждается усилитель.

1) жаль, что моё зрение не позволяет увидеть разницу в реальной схеме и в схеме симулятора.
3) жаль, что моё зрение не позволяет увидеть возбуждение на осциллографе.
Пойду очки выкину.

[shura1959]

1) жаль, что моё зрение не позволяет увидеть разницу в реальной схеме и в схеме симулятора.

Сочувствую, можете высказать свои предположения, ТОЭ - наука точная.

3) жаль, что моё зрение не позволяет увидеть возбуждение на осциллографе.

Кроме твоего зрения ещё участвуют: осциллограф, провода, щуп, выход источника, граница устойчивости ( с осциллом не возбуждается, без него - да), возбуждение, подавляемое меандром, и пр. чудеса.

---------- Сообщение добавлено 12.17 ---------- Предыдущее сообщение было 12.10 ----------

Пойду очки выкину.

Условиями форума компенсация не предусмотрена.