Способы подключения нелинейных корректирующих цепей базовых транзисторных каскадов

макромодели для подмножества структурных элементов структурной схемы и замене его другим подмножеством большей мощности. В результате описанных преобразований получим так называемые псевдорегулярные структурные схемы (ПРСС), которые в дальнейшем анализируются на соответствие с техническим заданием.

В основе третьего подхода лежит представление устройства, описанного в ТЗ, как макромодели ("черного ящика"), имеющей вход, выход и параметры, отражающие качественные и количественные характеристики входа и выхода. Затем из БСЭ подбирается элемент, удовлетворяющий параметрам макромодели. В случае, когда такой элемент в БСЭ не найден, используется метод декомпозиции, приводящий последовательно к усложнению структурной схемы, до тех пор, пока параметры макромодели не будут в достаточной степени совпадать с параметрами полученной схемы. В случае успешного выполнения алгоритма, получим новую (в рамках банка РСС) структурную схему - порожденную структурную схему (ПСС).

Анализируя три выше указанных подхода, следует отметить, что в первом случае элемент творчества для разработчика практически отсутствует. Используя этот вариант разработки РЭА, можно практически реализовать такой программный инструментарий, как информационно-справочная система. Наличие элемента творчества во втором и третьем случаях делает их более привлекательными для разработчиков с точки зрения построения интеллектуальных САПР.

Первый подход ранее уже применялся для создания принципиальных схем РЭА. Однако он имеет один из основных недостатков, такой как жесткость структурной схемы разрабатываемого радиоэлектронного устройства. Как следствие, это приводит к ограничению количества возможных положительных исходов процесса проектирования.

Авторы считают перспективными второй и третий подходы. Сравнивая их, можно видеть, что третий вариант дает большее поле деятельности для разработчика и предполагает возможность получения структурных схем, не входящих в банк РСС, что позволит использовать программно-инструментальные средства не только для инженеринга, но и для исследований. В свою очередь, формализация в третьем случае является более трудной задачей, чем во втором. Это связано, в первую очередь, с созданием банка макромоделей, характеризующих структурные схемы и подсхемы с качественной стороны ( т.е. выбор “лучшего с данной точки зрения” варианта). Следовательно, задачу синтеза структурных схем можно свести к формированию набора критериев-заместителей, к определению предпочтений и замещений, формированию целевых функций и оптимальному многокритериальному выбору, т.е. к типовым задачам теории выбора и принятия решений.

УДК 681.323

А.И. Сергеенко Способы подключения нелинейных корректирующих цепей базовых транзисторных каскадов

Вследствие исключительной важности для структурного синтеза нелинейных корректирующих цепей (НКЦ) [1] четкого определения разности фаз контролируемого (входного) и корректируемого (выходного) сигнала базового (корректируемого) каскада остановимся подробнее на операциях определения связи входа базового корректируемого каскада с входом НКЦ (in N) и выхода базового корректируемого каскада с выходом НКЦ (out N). На рис. 1 представлены возможные способы подключения НКЦ к базовому

корректируемому каскаду с учетом того, что он находится в цепи каскадов исходного корректируемого радиоэлектронного устройства (например, усилителя). Стандартным подключением (рис. 1,а) будем считать подсоединение входа НКЦ к базовому каскаду согласно выбранному способу контроля координат состояния VTN [2] (по току: эмиттера - 1е, коллектора - 1с, базы - lb, по эмиттерно-баэовому напряжению - Ube), подсоединение выхода базового каскада (рис. 1 ,а) непосредственно к выходу НКЦ. Однако в некоторых случаях, во время проведения схемотехнической и функциональной интеграции элементов НКЦ и элементов исходного корректируемого радиоэлектронного устройства возможно подключение выхода НКЦ к точке, находящейся на некотором "удалении" от выхода базового (корректируемого) каскада (рис. 1 ,Ь, с), при условии достижения в этом случае максимальной эффективности применения НКЦ. Такие подключения назовем нестандартными. Отметим, что формальный (не требующий изменения структуры НКЦ) переход от стандартного подключения НКЦ к нестандартному

возможен при условии отсутствия суммарного сдвига фазы в каскадах Kl, К2....

Кп (рис. 1). Однако нелинейная корректирующая цепь не потеряет свои свойства в случае сдвига фазы в каскадах Kl, К2 ,..., Кп, если она приобретёт такой же сдвиг фазы. В этом случае неизбежен пересмотр структурной и соответственно принципиальной схемы НКЦ.

По способу подачи выходного корректирующего сигнала нестандартное Подключение НКЦ целесообразно разделить на два вида: FEED FORWARDS (подача вперед) - рис. 1,Ь и FEED BACKWARDS (подача назад) рис. 1,с. Охарактеризуем свойства НКЦ по отношению к различным базовым каскадам (ОК, ОЭ, ОБ) при разных способах прямого контроля координат рабочей точки VTN (Ic, lb, Ie, Ube) для трех вариантов подключения: стандартное (далее по Умолчанию), FEED FORWARDS, FEED BACKWARDS.

Главной характеристикой НКЦ по отношению к различным базовым Каскадам для всех вариантов подключения и контроля рабочей точки является Постоянство её основного свойства расширения динамического диапазона активной работы посредством продления линейного участка характеристики iH = f(UBX). Но в некоторых частных случаях подключения НКЦ возникает ряд Дополнительных обстоятельств их использования, которые не всегда одинаковы и в основном связаны с появлением в корректируемом каскаде (одновременно с введением НКЦ) местных обратных связей.

На основе анализа широкого спектра принципиальных схем Радиотехнических устройств, откорректированных рассматриваемым методом структурного синтеза, можно выделить некоторые дополнительные свойства НКЦ, характерные для стандартного подключения к различным базовым Каскадам при использовании способов прямого контроля координат состояния VTN.

В нелинейной корректирующей цепи, примененной к каскаду с общим Коллектором, при использовании токовых (Ic, lb, 1е) и потенциальных (Ube) способов контроля координат состояния VTN, внутренняя отрицательная обратная связь всегда преобладает над внутренней положительной обратной связью. Это означает, что такая корректирующая цепь обладает свойством стабилизации рабочей точки активного элемента (VTN) и не нуждается в применении дополнительных

Местных и общих отрицательных обратных связей. Характеристика вход-выход становится более линейной, что позволяет уменьшать глубину ООС исходного КоРректируемого радиоэлектронного

Рис. 1. Способы подключения НКЦ

устройства или вообще отказаться от её применения, как средства линеаризации выше указанной характеристики. Зачастую в этом случае корректирующая цепь не только расширяет динамический диапазон активной работы, но и приводит к компенсации нежелательного технологического разброса, температурных и временных изменений параметров биполярного транзистора, а также стабилизирует сквозной ток выходных транзисторов.

Применение нелинейной корректирующей цепи к каскаду с общим эмиттером или общей базой приводит вместе с расширением динамического диапазона активной работы к значительному повышению коэффициента передачи по напряжению, следовательно, к нарушению крутизны, а в некоторых случаях -

линейности характеристики вход-выход корректируемого каскада. При необходимости нейтрализации указанных дополнительных свойств условием для применения нелинейных корректирующих цепей к каскадам «общий эмиттер» и «общая база» является наличие общей отрицательной обратной связи, стабилизирующей усилительные свойства корректируемого радиоэлектронного устройства. Такая обратная связь обычно присутствует в начальной схеме, из которой был взят корректируемый каскад. Однако при ее отсутствии необходимо ввести местную отрицательную обратную связь в откорректированный каскад или в каскады НКЦ. Для синтеза НКЦ с заданными усилительными свойствами необходим широкий выбор схемотехнических решений её функциональных узлов.

Из всех возможных комбинаций подключения, отдельно выделим две наиболее затруднительные ситуации (рис. 1,А1,А2), возникающие в процессе структурного синтеза НКЦ, при которых происходит неизбежное "закорачивание" входного и выходного выводов. Отмеченное свойство накладывает ограничения на применение НКЦ, образующих не- инвертирующую с усилением больше единицы передачу сигнала между закороченными выводами.

Выделим дополнительные свойства НКЦ, характерные для нестандартного подключения к различным базовым каскадам при использовании способов прямого контроля координат состояния VTN.

Подключение НКЦ FEED FORWARDS может оказаться более предпочтительным по сравнению со стандартным подключением в следующих ситуациях: 1) при выборе всех способов контроля потенциальных координат состояния VTN за исключением Ube; 2) при выборе двух способов контроля токовых координат состояния VTN - по току эмиттера схемы с общим коллектором (рис. 1,А1) и по току коллектора схемы с общим эмиттером (рис. 1,А2). С

Условием, что для одного каскада из Kl, К2 ,..., Кп проводимость с выхода *сгЯ бы на вход стремится к нулю, так как устраняется нежелательное в некоторых случаях закорачивание входа и выхода НКЦ и появление контура положительной обратной связи, образованного НКЦ и базовым корректируемым каскадом.

Принципиально различное воздействие на корректируемый каскад °казывает стандартное подключение НКЦ к базовому каскаду общий коллектор пРи использовании способов прямого контроля и нестандартное подключение типа FEED FORWARDS для любых способов контроля и всех базовых каскадов: если первое обладает свойством расширения динамического диапазона активной Работы посредством стабилизации положения рабочей точки транзистора VTN базового каскада, то второе, не стабилизируя положение рабочей точки, °тслеживает её, и в момент попадания в зону отсечки формирует выходной Корректирующий сигнал НКЦ, суммирующийся с выходным сигналом Корректируемого радиоэлектронного устройства так, что сохраняется главное свойство НКЦ - расширение динамического диапазона активной работы корректируемого радиоэлектронного устройства. Но при этом НКЦ представляет параллельный канал передачи сигнала, который не вызывает каких-либо значительных изменений в базовом (корректируемом) каскаде. В случае подключения НКЦ FEED BACKWARDS ситуация зачастую становится противоположной, т.к. такая подача корректирующего выходного сигнала НКЦ обязательно приводит к возникновению дополнительного контура обратной связи, охватывающего базовый (корректируемый) каскад, каскады Kl, К2, ..., Кп и **КЦ. Последствия возникновения обратной связи в этом случае трудно предсказуемы и зависят от конкретной ситуации.

Таким образом, следует рекомендовать на начальных этапах ^уктурного синтеза ориентироваться на стандартное подключение НКЦ с ^^Пользованием прямых и косвенных способов контроля координат состояния Ш. Затем, в случае необходимости, на этапе схемотехнической и Функциональной интеграции элементов НКЦ и корректируемого

радиоэлектронного устройства необходимо переходить к нестандартному подключению типа FEED FORWARDS с целью максимального расширения динамического диапазона активной работы и улучшения других параметров радиоэлектронного устройства. Нестандартное подключение типа FEED BACKWARDS следует использовать в крайних не формальных случаях, обеспечивая при этом отрицательный характер вносимой петли обратной связи.

1. Прокопенко H.H. Основы структурного синтеза нелинейных корректирующих цепей усилительных каскадов. // Реферативный журнал “Радиотехника”, № 7,1992. Вып. 24 В. Реферат 7В550ДЕП, Москва, ВИНИТИ, 72 с.

А.Ф. Гришков, И.Г.Дорух, А.В.Маргелов Метод аппаратурного анализа одномерной плотности распределения вероятностей стационарного случайного процесса

Одним из важнейших направлений при статистическом моделировании поведения человека в организационно-технических системах является поиск методов и простых технических решений ускоренного и точного анализа распределений моделируемого случайногопроцесса, т.к. закон распределения случайной величины заранее не известен, а задается и определяется в процессе испытаний.

Известные анализаторы случайных процессов, в которых плотность распределения вероятностей представляется в базисе ортогональных функций /1,2,3/ сложены в реализации и имеют низкую точность и невысокое быстродействие.

Предлагается техническое решение аппаратурного анализа одномерной плотности распределения вероятностей стационарного случайного процесса, которое реализует метод, основанный на поиске коэффициентов полиномиальной аппроксимации плотности распределения W(x) в виде полинома С.Н.Берштейна

где Ат - неизвестные коэффициенты, подлежащие определению;

Сгп

п - сочетания из п по т,

а и в - границы диапазона изменений случайной величины х, п - степень многочлена, определяющая точность аппроксимации. Неизвестные коэффициенты Ат могут быть определены из соотношений:

ЛИТЕРАТУРА

УДК 681.33

п