Выбор точки покоя усилителя работающего в режиме большого сигнала.

Для усилителей напряжения точка покоя выбирается исходя из амплитуды напряжения на коллекторе U_KM и амплитуды тока коллектора I_KM=U_KM/ , где -сопротивление нагрузки переменному току

( =R_К||R_Н).

Рабочая точка усилителя не должна попадать в область насыщения и в область отсечки, поэтому точка покоя должна удовлетворять условиям: U_КП>U_КМ+U_КЭmin , (3.2.3)

I_KП³7 , (3.2.4)

где U_КЭmin- напряжение на коллекторе, соответствующее началу прямолинейного участка выходных характеристик U_КЭmin=1-2В, »0.7-0.95- коэффициент запаса. При больших значениях могут возникать нелинейные искажения, а при меньших ухудшается К.П.Д.

Положение рабочей точки должно также удовлетворять условиям: U_КП+U_КМ<U_КЭmax , (3.2.5)

U_КП×I_КП<P_Кmax . (3.2.6)

Выбор точки покоя усилителя работающего в режиме малого сигнала.

В случае малого выходного сигнала выбор рабочей точки производят с учетом зависимостей параметров транзистора от режима и из соображений экономичности. Выбирают такие I_КП и U_КП при которых коэффициент передачи тока h_21Э и предельная частота усиления будут максимальны. Большим значениям U_КП будет соответствовать малая емкость коллектора, влияющая на частотные свойства. Для повышения экономичности выбирают I_КП и U_КП как можно меньше. При этом необходимо, чтобы мгновенные значения тока коллектора не были меньше I_Кmin=0,6-0,8 мА, так как при меньших токах возрастают нелинейные искажения.

I_КП>I_КМ+I_Кmin. (3.2.7)

Выбор точки покоя усилителя мощности.

В усилителях мощности точка покоя выбирается с учетом максимально допустимого напряжения коллектора и максимально допустимой мощности:

U_КП£ (3.2.8)

I_KП= . (7.2.9)

Выбрав точку покоя усилителя определяют соответствующий ей ток базы I_БП и по входным характеристикам получают напряжение базы в режиме покоя U_БП.(рис. 3.5).

Полученные режимы I_КП, U_КП, I_БП и U_БП обеспечиваются соответствующими источниками и резисторами.

Стабильность рабочей точки.

Смещение рабочей точки вызывает изменение характеристик транзистора, так как они зависят от режима. Нестабильность рабочей точки определяется изменением следующих параметров: теплового тока DI_К0, напряжения на эмиттерном переходе DU_ЭБ, коэффициента усиления по току Db. Нестабильность параметров связана с изменением температуры и временным дрейфом.

Приращение коллекторного тока имеет вид:

DI_K= . (3.3.1)

Можно показать, что

I_K= , (3.3.2)

где R_ЭБ=R_Э+R_Б суммарное сопротивление в контуре эмиттер-база; R_Э и R_Б- эмиттерное и базовое сопротивления;

g_Б= - коэффициент токораспределения- показывает какая часть тока коллектора ответвляется в базу.

Коэффициент нестабильности.

Коэффициентом нестабильности называется величина:

S= . (3.3.3)

Изменения коллекторного тока будут тем меньше, чем меньше коэффициент нестабильноси.

При g_Б=1 S_min=a, а при g_Б=0 S_min=b.

Для получения большей стабильности необходимо стремиться к условию g_Б®1. Удовлетворительные результаты дают значения R_Э/R_Б=0.5-1, которым соответствует S=2-3.

Стабильность рабочей точки схемы усилителя с одним резистором в цепи базы.

На рис. 3.6 показана простейшая схема каскада с ОЭ, в которой базовый ток задается резистором R_Б. Если уменьшить резистор R_Б, то увеличивается ток базы, а следовательно и ток коллектора. Напряжение U_КЭ при этом уменьшается, так как E=I_КR_К+U_КЭ. В данной схеме сопротивление в эмиттере R_Э=0, поэтому g_Б=0 и стабильность каскада оказывается низкой S=b.

Стабильность рабочей точки схемы усилителя с делителем в цепи базы.

Схема показанная на рис. 3.7 используется наиболее часто. Делитель R₁, R₂ определяет потенциал базы и тем самым фиксирует потенциал эмиттера, так как U_ЭБ»const.

Чем меньше сопротивление делителя R₁, R₂, тем меньше зависит потенциал базы от изменений базового тока. Вместе с тем низкоомный делитель уменьшает входное сопротивление и повышает расход мощности от источника питания. Обычно R₁½½R₂»R_Э или больше. Коэффициент нестабильности при этом составляет S=2-5. Сопротивление R_Э стараются выбирать как можно больше. Величина R_Э ограничивается увеличением падения напряжения I_ЭR_Э.