Использование согласованного транзистора.

Использование согласованного транзистора.

Для получения напряжения базы, обеспечивающего нужный ток коллектора, можно использовать согласованные транзисторы, при этом будет обеспечена автоматическая температурная компенсация (рис. 2. 41). В цепи коллектора транзистора Т₁ протекает ток 1 мА. потенциал коллектора близок потенциалу земли (точнее, превышает потенциал земли примерно на величину падения напряжения U_бэ): если транзисторы Т₁ и Т₂ представляют собой согласованную пару (например, два транзистора, изготовленных на одном кристалле кремния), то смешение транзистора Т₂ будет таким, что этот транзистор также будет порождать ток 1 мА и напряжение на его коллекторе будет равно 4 - 10 В. при этом симметричный сигнал на коллекторе может иметь размах ± 10 В. Изменение температуры не влияет на работу схемы, так как оба транзистора находятся в одинаковых температурных условиях. Вот чем хороши «монолитные» сдвоенные транзисторы.

Рис. 2. 41. Схема смещения, в которой компенсируется падение напряжения между базой и эмиттером U_бэ.

2. 14. Токовые зеркала

От схемы смещения с использованием согласованной пары транзисторов легко перейти к так называемому токовому зеркалу (рис. 2 44). Работа токового зеркала «программируется» путем задания коллекторного тока транзистора Т₁. Напряжение U_бэ для Т₁ устанавливается в соответствии с заданным током, температурой окружаюшей среды и типом транзистора. В результате оказывается заданным режим схемы, и транзистор Т₂, согласованный с транзистором Т₁ (лучше всего использовать монолитный сдвоенный транзистор), передает в нагрузку такой же ток, что задан для Т₁. Небольшими базовыми токами можно пренебречь.

Рис. 2. 44. Классическая схема токового зеркала на основе согласованной пары биполярных транзисторов. Отметим, что положительное питающее напряжение принято обозначать U_кк, даже в тех случаях, когда используются транзисторы p-n-p - типа.

Одно из достоинств описанной схемы состоит в том, что ее диапазон устойчивости по напряжению равен U_кк за вычетом нескольких десятых долей вольта, так как нет падения напряжения на эмиттерном резисторе. Кроме того, во многих случаях удобно задавать ток с помощью тока. Легче всего получить управляющий ток I_пр с помощью резистора (рис. 2. 45). В связи с тем, что эмиттерные переходы транзисторов представляют собой диоды, падение напряжения на которых мало по сравнению с U_кк, резистор 14, 4 кОм формирует управляющий, а следовательно, и выходной ток величиной 1 мА. Токовые зеркала можно использовать в тех случаях, когда в транзисторной схеме необходим источник тока. Их широко используют при проектировании интегральных схем, когда:

а) под рукой есть много согласованных транзисторов и

б) разработчик хочет создать схему, которая бы работала в широком диапазоне питающих напряжений. Существуют даже безрезисторные интегральные операционные усилители, в которых режимный ток всего усилителя задается с помощью одного внешнего резистора, а токи отдельных внутренних усилительных каскадов формируются с помощью токовых зеркал.

Рис. 2. 45.

Недостатки токовых зеркал, обусловленные эффектом Эрли. Простое токовое зеркало обладает одним недостатком: выходной ток несколько изменяется при изменении выходного напряжения, т. е. выходное сопротивление схемы не бесконечно. Это связано с тем, что при заданном токе транзистора Т₂ напряжение U_бэ слегка меняется в зависимости от коллекторного напряжения (проявление эффекта Эрли); иначе говоря, график зависимости коллекторного тока от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированном напряжении между базой и эмиттером не является горизонтальной линией (рис. 2. 46). Практически ток может изменяться приблизительно на 25% в диапазоне устойчивой работы схемы, т. е. характеристики такой схемы существенно хуже, чем характеристики рассмотренного выше истчника тока с эмиттерным резистором.

Рис. 2. 46.

Если же нужен более высококачественный источник тока (чаше всего таких требований не возникает), то подойдет схема. показанная на рис. 2. 47. Эмиттерные резисторы выбраны таким образом, что падение напряжения на них составляет несколько десятых долей вольта; такая схема - гораздо лучший источник тока, так как в ней изменения напряжения U_бэ, обусловленные изменениями напряжения U_кэ, оказывают пренебрежимо малое влияние на выходной ток. В этой схеме также следует использовать согласованные транзисторы.

Рис. 2. 47. Улучшенная схема токового зеркала.