Обеспечение режима работы усилительных

ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ

 

Общие сведения

 

Известно, что токи и напряжения транзистора существенно зависят от температуры окружающей среды. Если не предусмотреть мер по стабилизации режима, то в значительной степени при изменении температуры будут изменяться и параметры транзистора.

Для нормальной работы усилительного каскада ток покоя выходной цепи при изменении температуры, старении транзисторов и их замене не должен сильно отклоняться от своего номинального значения. Так, чрезмерное уменьшение тока покоя ведет к росту нелинейных искажений, уменьшению мощности сигнала на выходе, уменьшению усиления. Увеличение тока покоя снижает к.п.д. каскада, приводит к перегреву усилительного элемента и также может увеличить нелинейные искажения. Отклонение тока покоя от нормального значения в режиме А обычно допускается не более ±10% в каскадах мощного усиления и не более ±20% в маломощных каскадах предварительного усиления.

 

 

Смещение фиксированным током базы и фиксированным напряжением база-эмиттер

 

Транзистор может управляться как входным током, так и входным напряжением. Поэтому различают две схемы установки напряжения смещения входной цепи: от источника неизменного тока (рис. 3.1) и от источника неизменной ЭДС (рис.3.2).

 

 

Рис. 3.1 — Смещение фиксированным током базы

 

 

Ток базы в схеме, изображенной на рис. 7, равен: I _б = E /(R _б + r _бэ), где r _бэ — сопротивление перехода база-эмиттер транзистора.

Обычно выбирают сопротивление R _б » r _бэ, следовательно I _б @ E / R _б . Откуда видно, что ток базы не зависит от параметров транзистора и определяется величиной внешнего сопротивления R _б. Так как аналогичный результат получается при питании цепи базы от идеального источника тока, то такую схему подачи смещения называют схемой с фиксированным током базы.

 

Рис. 3.2 — Смещение фиксированным напряжением база-эмиттер

 

 

В схеме, изображенной на рис. 3.2, смещение на базу подают от делителя напряжения, образованного резисторами R 1 и R 2_. Эту схему подачи смещения во входную цепь называют смещение фиксированным напряжением база-эмиттер. Чтобы напряжение U _бэ не зависело от параметров транзистора, необходимо выбрать ток делителя значительно превышающем ток базы транзистора I _дел » I _б.

При смещении фиксированным напряжением база-эмиттер (рис. 3.2) и смещении фиксированным током базы (рис. 3.1), замена транзистора или изменение температуры (на 20° С … 50° С) существенно изменяют ток покоя коллектора транзистора (в 2 и более раз). Что приемлемо лишь в некоторых случаях, например, в простых лабораторных схемах и т. д.

 

 

Коллекторная стабилизация

 

Практически широкое распространение получили схемы со стабилизацией положения точки покоя путем введения отрицательной обратной связи. Различают три схемы стабилизации:

― коллекторная,

― эмиттерная,

― комбинированная стабилизация.

Простейшей и наиболее экономичной является коллекторная стабилизация, в которой стабилизация положения точки покоя осуществляется с помощью параллельной ООС по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора (рис. 3.3, а).

 

а)

 

б)

 

 

Рис. 3.3 — Каскады с коллекторной стабилизацией

 

Коллекторная стабилизация удовлетворительно действует лишь при большом падении напряжении по постоянной составляющей на коллекторной нагрузке R _к (порядка 0,5 Е, где Е — напряжение питания схемы), не слишком больших разбросах статического коэффициента усиления тока h _2э (не более чем в 1,5…2 раза) и изменении температуры транзистора не более (20 … 30)° С.

При включении транзистора по схеме с общим эмиттером коллекторная стабилизация уменьшает входное сопротивление каскада и его усиление из-за прохождения сигнала через R _б во входную цепь. Для устранения этого недостатка R _б делят на две части (R _б1 и R _б2) и заземляют среднюю точку цепи R _б1, R _б2 по переменной составляющей (см. рис. 3.3, б).