Материал: TTE_Lect1
У режимі підсилення вхідного сигналу під час додатного півперіоду вхідної напруги пряма напруга ЕП транзистора зменшується, струм бази
IБ та колектора IK також зменшуються, що викликає збільшення напруги колектора UKE . Якщо робота відбувається на лінійній ділянці
характеристики транзистора, то форми змінних складових струмів бази і колектора збігаються з формою вхідної напруги, а зміна напруги на колекторі, зумовлена змінною складовою колекторного струму, є протифазною стосовно вхідної напруги. Отже, схема підсилювального каскаду на БТ зі спільним емітером є схемою яка інвертує вхідний сигнал. Як випливає з попереднього матеріалу, схема рисунка 9.3 здатна підсилювати не лише напругу, а й струм.
9.2Способи забезпечення режиму спокою транзисторного каскаду
Режим спокою у вхідному колі транзисторного каскаду може забезпечуватися необов’язково за допомогою окремого джерела
живлення ЕЕ або ЕБ . Частіше у каскадах застосовують лише
джерело живлення – у колекторному колі. У таких каскадах замість вхідного джерела ЕРС використовують спеціальні ланцюжки автоматичного зміщення – пасивні ланцюжки, на яких струм, що
проходить від джерела колекторної напруги EK , створює спад напруг,
що забезпечують потрібне положення робочих точок на характеристиках транзистора в режимі спокою.
Основною вимогою до каскадів з автоматичним зміщенням є забезпечення сталості обраного режиму спокою при зміні температури або зміні транзистора. Розглянемо деякі приклади.
9.2.1 Схема з фіксованим струмом бази
Схему зображено на рисунку 9.5. Зміщення ЕП у транзисторі цього каскаду здійснюється за рахунок струму бази спокою IБ0 , який
проходить від джерела EK через резистор R1 . При цьому напруга на ЕП UБE0 визначається вхідним опором БТ. Опір резистора R1
дорівнює
106
R |
|
EK UБЕ |
0 |
|
E |
K |
, |
(9.1) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
IБ0 |
|
|
IБ0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тобто можна вважати, що I |
Б0 |
|
EK |
. |
|
|
|
|
|
(9.2) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Рисунок 9.5 – Транзисторний каскад з фіксованим струмом бази
Каскад рисунка 9.5 називається каскадом з фіксованим струмом бази завдяки формулі (9.1), тобто струм бази IБ0 не залежить від
параметрів транзистора.
Недоліком каскаду рисунка 9.5 є те, що в ньому важко встановити обраний режим спокою при застосуванні транзистора з
великим розкидом параметра h21E без зміни опору R1 . Наприклад, у
транзистора ГТ 311 Ж промисловий розкид параметрів h21E становить від 50 до 200. Оскільки струм IБ0 не залежить від властивостей БТ, то при заміні транзистора струм колектора IK h21E IБ (1 h21E )IКБ0
може змінюватися в 4 рази, і початкова робоча точка може вийти з області активного режиму на характеристиках, що для підсилювача небажано. Другим істотним недоліком каскаду є те, що в схемі не
107
враховується температурний дрейф характеристик і параметрів БТ,
завдяки якому струм IКБ 0 при збільшенні температури зростає.
9.2.2 Схема з фіксованим потенціалом бази
Схему показано на рисунку 9.6. Потрібний режим спокою транзистора забезпечується фіксованою напругою на базі, що утворюється за допомогою подільника напруги
на резисторах R1 та R2 .
Рисунок 9.6 – Транзисторний каскад з фіксованим потенціалом бази
Опір R2 дорівнює
R2 |
UБЕ |
0 |
, |
In |
|
де In - струм подільника напруги. Звичайно In =(3-5) IБ0 .
Опір R1 |
можна розрахувати за формулою |
||||||||
|
R |
|
EK |
|
|
UБЕ |
0 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
In |
IБ0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
При In >>IБ0 |
можна вважати, що напруга |
||||||||
(9.3)
(9.4)
108
U |
БЕ0 |
I |
n |
R |
2 |
|
|
EK |
R |
2 |
(9.5) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
R1 |
R2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
не залежить від властивостей транзистора. Тому схема рисунка 9.6 називається схемою з фіксованим потенціалом бази. Суттєвий недолік даної схеми – температурний дрейф колекторного струму – вимагає застосування спеціальних заходів температурної стабілізації.
9.2.3 Схема з температурною стабілізацією в емітерному колі.
Схему зображено на рисунку 9.7. В ній з метою стабілізації емітерного (колекторного) струму при зміні температури використовується резистор негативного зворотного зв’язку за струмом
R3 . Для схеми рисунку 9.49 справедлива рівність
UБЕ0 |
|
|
UR2 |
|
IE0 R3 . |
(9.6) |
|
|
|
Рисунок 9.7 – Транзисторний каскад з температурною стабілізацією
Оскільки температурні зміни опорів R1 та R2 незначні, то спад напруги на опорі R2 при зміні температури практично не змінюється.
Збільшення струму IE0 при збільшенні температури приводить за формулою (9.6) до зменшення напруги на ЕП UБE0 . Це, у свою чергу,
призводить до зменшення струмів бази IБ0 та колектора IK0 . Таким чином, автоматично стабілізується також струм емітера IE0 .
109
Величина зменшення напруги на резисторі зворотного зв’язку
R3 вибирається в |
межах |
|
|
UR3 (0.1 0.25)EK . |
Формули для |
|||||||||||||||
розрахунку опорів R1 , R2 |
|
|
і |
|
R3 мають вигляд: |
|
||||||||||||||
R3 |
(0.1 0.25)EK / IE0 |
; |
(9.7) |
|||||||||||||||||
R |
|
|
|
UR |
|
|
|
|
|
UR3 |
|
UБЕ0 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
(9.8) |
||||||
|
In |
|
|
|
|
|
|
In |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
R |
|
|
EK |
|
|
|
|
UR2 |
|
|
|
|
(9.9) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
|
|
In |
IБ0 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Оскільки негативний зворотний зв’язок за змінною складовою приводить до зменшення коефіцієнта підсилення каскаду, то з метою
усунення цього зв’язку резистор R3 шунтується конденсатором C1.
9.2.4 Схема каскаду зі спільною базою та автоматичним зміщенням робочої точки
У схемі рисунка 9.8 автоматичне зміщення робочої точки здійснюється за рахунок подільника напруги R2 і R3 . Напруга UR3 ,
прикладена до бази і через резистор R1 до емітера транзистора, забезпечує пряме зміщення ЕП, тобто активний режим транзистора.
Резистор R1 забезпечує подачу вхідного сигналу на емітер, конденсатор
C1 служить для усунення негативного зворотного зв’язку за змінною складовою.
110