Допущения при проектировании усилителя

Я читаю «Операционные усилители для всех» Рона Манчини из Texas Instruments и не могу понять, почему они сделали такое предположение:

Технические характеристики усилителя: коэффициент усиления по переменному напряжению, равный четырем, и размах сигнала от пика до пика, равный 4 вольтам.

Это схема, которую они дают:

введите описание изображения здесь

IC выбран равным 10 мА, потому что коэффициент усиления по току (β) транзистора в этой точке равен 100. Напряжение коллектора произвольно установлено на уровне 8 В; когда напряжение коллектора колеблется в положительную сторону на 2 В (от 8 В до 10 В), на RC все еще остается достаточное напряжение, чтобы транзистор оставался открытым. Установите напряжение коллектор-эмиттер на уровне 4 В; когда напряжение коллектора колеблется на отрицательные 2 В (от 8 В до 6 В), транзистор все еще имеет 2 В на нем, поэтому он остается линейным. Это устанавливает напряжение эмиттера (VE) на уровне 4 В.

введите описание изображения здесь

Я могу понять это прекрасно. Следующий шаг.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Это тоже хорошо. Однако я не понимаю следующий фрагмент текста:

Мы хотим, чтобы базовое напряжение было 4,6 В, потому что тогда напряжение эмиттера равно 4 В. Предположим, что падение напряжения на RTH составляет 0,4 В, поэтому уравнение 2-35 может быть записано. Падение на RTH может быть не точно 0,4 В из-за бета-вариаций, но несколько сотен мВ не имеют значения для этой конструкции. Теперь рассчитайте отношение R1 и R2, используя правило делителя напряжения (учитывается ток нагрузки).

введите описание изображения здесь

Почему они предположили, что падение напряжения на резисторе Thevenin составляет 0,4 В? Если это предположение, то зачем говорить, что оно будет близко к этому значению? Как они пришли к значению 0,4 В?

Ответы (1)

0,4 В на резисторе Thevenin (R1//R2) — несколько произвольный выбор конструкции, основанный на напряжении эмиттера. Это падение напряжения вызвано Ib транзистора, потому что он нагружает делитель напряжения, состоящий из резисторов R1 и R2.

Выбор более 0,4 В приведет к более высоким значениям для R1 и R2, что приведет к большему падению напряжения, вызванному Ib, что в конечном итоге приведет к другому напряжению эмиттера, чем 4 В, которые мы хотели.

Точно так же более низкое значение приведет к меньшему падению напряжения.

Я думаю, что они просто использовали 10% напряжения эмиттера (4 В) в качестве значения. Это имеет смысл, так как падение 0,6 В от В б е является относительно постоянным. И если бы напряжение эмиттера было ниже, например, 1 В, вы бы хотели, чтобы падение напряжения из-за я б быть меньше, чтобы не оказаться слишком далеко от первоначальных расчетов.

Я не уверен, что понимаю. Если бы мы выбрали большее значение, чем 0,4, вы правы, падение по Rth было бы больше (при том же Ib), но Vth также было бы больше (поскольку оно определяется R1 и R2); так что Vb по-прежнему будет 4,6 В, и, таким образом, напряжение эмиттера останется неизменным....
«так что Vb все равно будет 4,6 В», это неправда! Просто предположим, что R1 и R2 имеют значение в несколько мегаом. Ток через R1 будет намного больше (из-за базового тока), чем ток через R2. Это приведет к большему падению напряжения на R1, что сделает Vbase намного ниже 4,6 В. Все дело в том, чтобы ток через R1 и R2 был значительно больше, чем Ib , так что мы можем игнорировать Ib.
Теперь, когда я понимаю. Я вижу, что если я хочу, чтобы Ib составлял 0,1 мА, мне нужно сделать резисторы R1 и R2 достаточно маленькими, чтобы пропускать достаточный ток; но это только устанавливает верхний предел их размера. Это не объясняет, почему они выбрали 0,4 В.
Действительно, в тексте это не объясняется, так что я только предполагаю, что они выбрали 0,1 * Ve = 0,4 В в качестве расчетного ограничения. Часто этот выбор исходит из опыта. Я вижу, что это имеет смысл, просто жаль, что это не было объяснено должным образом.
Да, хорошо, спасибо за вашу помощь, я пытаюсь смоделировать это сейчас. Чтобы понять, как значения R1 и R2 повлияют на результат.
Тим - выбор значений для R1 и R2 ВСЕГДА является компромиссом между двумя конфликтующими требованиями: Ниво импеданса должно быть (а) как можно меньше, чтобы справиться с бета-вариациями (IB только очень небольшая часть полного тока через делителя) и (б) она должна быть не слишком малой по отношению к достаточно высокому входному сопротивлению, а также соответствующей потребляемой мощности.
@LvW, «импеданс niveau» не является общепринятым термином в английском языке. Если вы объясните, что это значит, это сделает ваш комментарий более понятным.
Фотон - спасибо за подсказку: "Impedance niveau" относится к различным альтернативам проектирования - например, коэффициент деления напряжения 1:10 R1/(R1+R2). Высокоомный: R1=100к, R2=900к. Низкоомное: R1=1k, R2=9k.
impedance niveau = уровень импеданса (да, я голландец :-)) На самом деле правильный голландский термин: «impedantie niveau»
Допущения при проектировании усилителя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v