 |
Обеспечение режима работы транзистора в каскадах усиления
|
|
|
|
Схема с фиксированным током базы. Для нормальной работы усилительного каскада необходимо установить определенные токи и напряжения во входной и выходной цепях транзистора при отсутствии входного сигнала. Такой режим называется статическим (режим покоя). Основные требования при обеспечении режима по постоянному току связаны с обеспечением постоянства выбранного режима покоя при изменении температуры и замене транзистора.
В схеме на рис. 4 режим по постоянному току задается с помощью резисторов Rб, Rк и источника питания. Смещение эмиттерного перехода осуществляется за счет протекания тока базы Iбо от источника питания Uип через резистор Rб.
Рисунок 4
. (7)
При этом Uбэо = 0,3…0,6 В, так как эмиттерный переход открыт. Тогда
. (8)
Начальный ток базы Iбо не зависит от транзистора и определяется только внешними параметрами Uип и Rб.
Этот метод обеспечения режима работы транзистора по постоянному току называется смещением фиксированным током базы.
Недостатки схемы:
- трудность обеспечения режима покоя в выходной цепи при установке транзисторов с допустимым разбросом параметра h21э без изменения сопротивления резистора Rб:
. (9)
Ток не зависит от параметров транзистора, и точка покоя в выходной цепи (Iко, Uкэо) может оказаться или в области насыщения или вблизи границы режима отсечки;
- не учитывается изменение обратного тока коллектора транзистора Iкбо от температуры.
Схема с фиксированным напряжением база-эмиттер. В схеме на рис. 5 режим покоя обеспечивается фиксированным напряжением на базе транзистора Uбэо с помощью источника питания и делителя из резисторов R1 и R2.
Сопротивления резисторов R1 и R2 при заданном начальном токе базы Iбо, соответствующем напряжению Uбэо, определяются по формулам
|
|
|
, 
, (10)
где Iд – ток делителя, который выбирается из условия обеспечения необходимой стабильности режима работы – Iд = (2…5)Iбо.
Напряжение
(11)
не зависит от параметров транзистора. В связи с этим такой способ задания режима по постоянному току называется смещением фиксированным напряжением базы.
Рисунок 5
С увеличением температуры токи Iбэо и Iбо изменяются практически одинаково, что приводит к увеличению тока Iко. Точка покоя перемещается в сторону режима насыщения. Для обеспечения температурной стабилизации усилительных каскадов используются обратные связи по постоянному току или постоянному напряжению, которые снижают действие дестабилизирующих температурных факторов.
Схемы с температурной стабилизацией. На рис. 6 представлена схема с коллекторной стабилизацией. Ее отличие от схемы 4 состоит в том, что резистор Rб подключен к коллекторному выводу транзистора с напряжением Uкэо.
Рисунок 6
В этом случае ток смещения Iбо
. (12)
При повышении температуры коллекторный ток увеличивается, а напряжение Uкэо уменьшается. Это приводит к уменьшению потенциала базы, а, следовательно, к уменьшению тока базы Iбо и коллекторного тока Iко, стремящегося к своему первоначальному значению.
Наиболее эффективной является схема с эмиттерной температурной стабилизацией (рис. 7).
Рисунок 7
Повышение температуры увеличивает ток Iко, что приводит к увеличению эмиттерного тока Iэо. Увеличивается падение напряжения на Rэ. При этом потенциал эмиттера увеличивается, а напряжение база-эмиттер Uбэо уменьшается. Абсолютное значение напряжения в схеме
. (13)
Это приводит к уменьшению напряжения на эмиттерном переходе, что вызывает уменьшение базового тока Iбо, в результате чего ток коллектора Iко также уменьшается, стремясь возвратиться к своему первоначальному значению.
|
|
|
Введение резистора Rэ при отсутствии конденсатора Cэ изменяет работу усилительного каскада не только в режиме покоя, но и при наличии входного сигнала. Переменная составляющая эмиттерного тока Iэ- создает на резисторе Rэ падение напряжения (напряжение обратной связи), которое уменьшает усиливаемое напряжение, подводимое к транзистору:
. (14)
Для ослабления влияния отрицательной обратной связи по переменному току параллельно резистору Rэ включается конденсатор Cэ, емкость которого выбирается таким образом, чтобы в полосе пропускания усилителя его сопротивление было значительно меньше Rэ.
|
|
|
