Главная Движение носителей электрических зарядов



§ 18.8. Схемы стабилЕвацаи полшсешя рабочей точки

Основные свойства усилительного каскада (к. н. д., нелинейные искажения, мощность сигнала на выходе каскада и т. д.) определяются положением начальной рабочей точки, которое задает ток покоя выходной цепи /ок- Поэтому при изменении температуры, замене активного элемента и т. д. положение начальной рабочей точки не должно изменяться (сверх допустимых значений).

Если же активным элементом является биполярный транзистор, то изменение температуры или замена активного элемента могут повлиять на значение коэффициента усиления по току и значение теплового тока (обратного тока коллекторного перехода); если транзистор полевой, то влияние скажется на напряжети отсечки и крутизне характеристики. Поэтому схема подачи смещения фиксированным током нецелесообразна, особенно если активным элементом является биполярный транзистор но схеме с ОЭ.

При подаче смещения фиксированным напряжением юменение температуры и замена транзистора в меньшей степени влияют на ток покоя коллектора (при использовании в качестве активного элемента биполярного или полевого транзисторов), поэтому такие схемы находят применение в промышленности.

Для того чтобы обеспечить работоспособность усилительного каскада при изменении температурных условий в режиме А, используют схемы стабилизации положения начальной рабочей точки.

Эмиттерная стабилизация (рис. 18.16). Стабилизация осуществляется введением в схему последовательной отрицательной ОС по постоянному току. Напряжение обратной связи сншугается с резистора Кэ, который включен в цепь эмиттера.

Напряжение смещения, приложенное к эмиттерному переходу,

UoE = Rn2lja~R3l«B- (18.28)

С изменением, например, темпфатуры изменится ток покоя коллектора, а следовательно, и ток покоя эмиттера /рэ- Пусть токи /ок и /оэ увеличатся. Начальная рабочая точка на выходной динамической характеристике должна подняться вверх (см. рис. 18.11,в), но этого не произойдет, так как напряжение смещения (Удб уменьшится (18.28),

а вместе с этим уменьшатся и токи тран-~Х °~к зистора. Начальная рабочая точка оста-

нется на прежнем месте.

Для исключения влияния отрицательной обратной связи по неременному току на коэффициент усиления параллельно резистору Кэ включен конденсатор Сэ. Если конденсатор Сэ отсутствует, то переменная составляющая эмиттерного тока создает на резисторе падение напряжения гэ = Кээ, что снижает усиливаемое напряжение, так как





Рис. 18.17

«б = "вх " R-Эу а следовательно, и коэффициент усиления. Чтобы переменная составляющая на всех частотах усиливаемого напряжения не проходила через резистор, емкость конденсатора Сэ должна быть большой. При этом емкостное сопротивление 1/(2тг/Сэ)Кэ-

Коллекторная стаби-пнзация (рис. 18.17, а). Стабилизация осуществляется введением параллельной отрицательной ОС по напряжению. Напряжение подается через резистор R, который включают между коллектором и базой. При этом напряжение на коллекторе t/ок = = £к - -к (об + /ок) = LoE + -б/об- Поскольку напряжение C/qe ничтожно мало по сравнению с напряжением на резисторе R, им можно пренебречь. Тогда

адб = £к-?к(/ок + /об), (18.29)

откуда следует, что, например, при увеличении температуры и, следовательно, тока /ок напряжение на резисторе, равное /боб, уменьшается, т. е. уменьшается ток /об, а это вызьшает уменьшение тока /ок- Чтобы исключить отрицательную ОС по переменной составляющей коллекторного напряжения (что вызвало бы снижение коэффициента усиления усилителя), в цепь базы вводят конденсатор Сф (рис. 18.17,6). При этом резистор /?б заменяют двумя с примерно равными сопротивлениями и конденсатор включают между ними и заземленной точкой, в результате чего переменная составляющая напряжения не попадает на резистор /?б1- Следует заметить, что сопротивление конденсатора х(- должно быть значительно меньше (в десятки раз) сопротивления /?б = = Rm + Re2-

Коллекторная стабилизация проще и экономичней эмиттерной, но уступает ей по диапазону стабилизируемых температур (стабилизация осуществляется в пределах изменения температуры не более чем на 20 - 30° и изменениях статического коэффициента передачи по току 213 не более чем в 1,5 - 2 раза).

§ 18.9. Свойства авгтивных элементов ири различных способах

ВКЛЮЧ1е5!ИЯ

Рассмотрим свойства активных элементов при различных способах включения, работающих на средних частотах. Хотя входные и выходные сопротивления зависят от сопротивления нагрузки /?„ и внутреннего



сопротивления источника сигнала R„, эту зависимость учитывать не будем.

Общую точку транзисторных схем обычно заземляют, ее потен-шад принимают равным нулю (ф = 0), потенциалы других точек схемы определяют относительно нулевого потенциала. Увеличение отрицательного потенциала какой-либо точки схемы по модулю означает уменьщение напряжения между этой точкой и точкой с потенциалом, равным нулю; уменьщение отрицательного потенциала какой-либо точки по модулю означает увеличение напряжения.

Схема с общей базой. Рассмотршуг упрощенную схему усилителя с двумя источниками питания: £э во входной цени для задания смещения С/э =/(£ээ) эмиттерного перехода в прямом направлении и Ек в выходной цени для задания смещения = /(Ек, Як) коллектор-ното перехода в обратном направлении (рис. 18.18).

При подаче на вход напряжения положительной полярности напряжение на эмигтерном переходе увеличивается, что приводит к увеличению тока коллектора и возрастанию падения напряжигая на резисторе Rk, т. е. t/зых. Следовательно, можно заключить, что фазы (полярности) входного и выходного напряжений совпадают. Входное сопротивление = dUj/dls очень мало (от единиц до десятков ом), так как эмиттерный переход смещен в прямом направлении Яэ» »Явх. Выходное сопротивление Явых = dUjdl велико (от сотен килоом до единиц мегаом),- так как коллекторный переход смещен в обратном направлении.

Коэффициент усиления по току К, = /к э < 1, т. е. усиления но току в схеме с ОБ не происходит. Коэффициент усиления но напряжению

Ку= 14, и, посколь,.у Як » Яв„ а /к /э,

коэффициент усиления по напряжению велик. Коэффициент усиления но мощности Кр = К,Кц % Kij.

Схема с общим эмиттером. Рассмотрим простейщую схему усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме ОЭ (см. рис. 18.15, где показаны постоянные составляющие токов и напряжений, поэтому в их обозначениях значок 0).

При подаче на вход напряжения положительной полярности уменьшаются напряжение С/б, а следовательно, и токи /э и 1- Падение напряжения на резисторе Як уменьщается, т. е. выходное напряжение С/вых падает. Таким образом, увеличение входного напряжения вызьшает уменьщение выходного напряжения, т. е. полярности напряжений противоположны и происходит сдвиг фаз на 180° между С/ц = С/б и С/вых = С/к. Входное сопротивление Яв = dVJdl = dUjdl.

Если напряжение, подаваемое на вход схем с ОЭ и ОБ, приблизительно одинаково, то за счет того, что 1 <«: /э, Яв для схемы с ОЭ значительно больще, чем для схемы с ОБ. Выходное сопротивление, определяемое всегда со стороны выходных зажимов при отключенной .нагрузке и при Е„ = О, Явых ~ к-

Коэффициеит усиления по току К, = htJhx = к/в, а так как /б <s: /к, то имеется значительное усиление по току.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [124] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0152