Материал: Попов Э.Г. Основы аналоговой техники. Учеб. пособие для студ. радиотехнических спец

С ростом температуры ток эмиттера увеличивается, растет падение напряжения на сопротивлении RК, базовый ток уменьшается, и рабочая точка стремится вернуться к своему прежнему состоянию.

Отрицательная ОС уменьшает приращение коллекторного тока ∆IК в

F раз:

где ∆IК – приращение коллекторного тока в схеме без ООС (рис. 3.28), определяемое с помощью (3.72).

Коэффициент петлевого усиления КП и глубину обратной связи F определим, воспользовавшись выражением (2.22):

Схема с коллекторной стабилизацией напоминает предыдущую, если считать, что RК включено в цепь эмиттера (действительно, по RК протекает ток эмиттера I0Э = I0К + I0Б) и выполняет ту же функцию, что и сопротивление RЭ.

116

Однако стабилизирующее действие схемы с коллекторной стабилизацией несколько хуже, чем у схемы на рис. 3.34 (получение достаточно глубокой ООС в схеме смещения, использующей коллекторную стабилизацию, связано со значительными трудностями). Реальная величина сопротивления RБ в рассматриваемой схеме оказывается существенно больше, чем в схеме с эмиттерной стабилизацией. Уменьшение RБ ведет к быстрому снижению входного сопротивления каскада и уменьшению коэффициента усиления. Увеличение RК для подъема F ограничивается чрезмерным снижением напряжения U0К.

сглаживающего фильтра в цепи питания. Такой способ задания рабочей точки иногда называют комбинированной стабилизацией.

3.4.6. Использование генераторов стабильного тока в цепях питания

транзисторов

Как показывает анализ эмиттерной стабилизации, для повышения стабильности рабочей точки необходимо увеличивать сопротивление в цепи эмиттера RЭ. Однако при этом ухудшаются условия питания транзистора, так как напряжение на коллекторе транзистора уменьшается за счет увеличения падения напряжения на резисторе RЭ. Поэтому величину сопротивления в цепи эмиттера обычно выбирают таким образом, чтобы падение напряжения на нем не превышало 25 – 30 % от E0. Существенно лучшие результаты получаются

117

при использовании схемы, представленной на рис. 3.39, а. Здесь резистор Rэ заменен генератором стабильного тока, собранным на транзисторах VT2,VT3. Высокая стабильность рабочей точки в этой схеме обеспечивается тем, что в цепь эмиттера транзистора VT1 подается постоянный ток от ГСТ, определяемый практически сопротивлением R4 и напряжением Е0 (3.77). Большое дифференциальное выходное сопротивление ГСТ позволяет получить очень большую глубину отрицательной обратной связи по току в данной схеме.

Рис. 3.39

ООС по сигналу устраняется с помощью конденсатора C2. Способ подачи смещения в схеме на рис. 3.39, а можно назвать подачей смещения фиксированным током эмиттера.

Дальнейшее развитие этой схемы представлено на рис. 3.39, б. Здесь используется двухполярный источник питания, состоящий из двух половинок Е0/2, средняя точка которого заземлена. Нижнее плечо источника Е0/2 используется для питания генератора стабильного тока на транзисторах VT2, VT3 и задания необходимого смещения на переходе эмиттер-база транзистора VT1. В этом случае схема несколько упрощается. Потенциал базы транзистора VT1 не отличается от нуля, и благодаря этому можно отказаться от сопротивлений делителя в цепи базы и разделительного конденсатора, если в источнике сигнала

118

отсутствует постоянная составляющая. При необходимости разделить каскады по постоянной составляющей в базовую цепь включают конденсатор С1 и сопротивление R1 (на рис. 3.39, б они показаны пунктиром). Такой способ питания транзисторных каскадов очень широко используется в интегральной схемотехнике и при разработке дифференциальных каскадов.

3.4.7. Цепи питания полевых транзисторов

Обилие различных типов полевых транзисторов приводит к большому разнообразию сочетаний полярностей напряжений, прикладываемых между затвором и истоком и между стоком и истоком. Эти сочетания определяются

типом канала транзистора (n-тип, р-тип) и способом его активизации (встроенный канал, индуцированный канал). Как следует из характеристик, представленных на рис. 3.16, полярность напряжения на затворе может отличаться от полярности напряжения на стоке или совпадать с ней. Однако идеи подачи напряжения смещения на затвор остаются одинаковыми для всех типов полевых транзисторов.

Подача смещения может осуществляться от отдельного источника (рис. 3.40, а) или автоматически (рис. 3.40, б – в). Схема на рис. 3.40, а используется крайне редко, так как применение дополнительного источника питания E0З существенно усложняет устройство усилителя. Принцип действия

119

схем (см. рис. 3.40, б, в) не отличается от принципа действия схемы эмиттерной стабилизации. В этих схемах за счет сопротивлений RИ создается отрицательная обратная связь по постоянному и переменному токам, последовательная по входу. Отрицательная обратная связь по постоянному току, как и в случае эмиттерной стабилизации, стабилизирует положение рабочей точки каскада на полевом транзисторе. Отрицательная обратная связь по переменному току уменьшает коэффициент усиления каскада. Для устранения ООС по переменной составляющей резистор в цепи истока RИ шунтируют конденсатором достаточно большой емкости СИ.

Необходимое напряжение смещения U0З = UИ получается за счет постоянного тока стока, протекающего по сопротивлению RИ. В связи с тем, что постоянный ток в цепи затвора отсутствует, все напряжение UИ (рис. 3.40, б) оказывается приложенным через сопротивление RЗ между истоком и затвором транзистора. Включение в цепь затвора делителя R1, R2 позволяет получить на затворе напряжение любой полярности (рис. 3.40, в). Действительно,

где IД – ток делителя. Если UR2 > URИ, напряжение на затворе окажется положительным по отношению к истоку, в противном случае – отрицательным. Необходимую величину напряжения UR2 всегда можно выбрать, задаваясь напряжением URИ, т.е. величиной тока в рабочей точке I0И и сопротивлением RИ.

Стабильность рабочей точки в схемах на рис. 3.39, б, в обеспечивается за счет отрицательной обратной связи по току, последовательной по входу (как и в схеме с эмиттерной стабилизацией). Коэффициент петлевого усиления и глубина обратной связи для рассматриваемых схем можно определить, используя выражения (3.81) – (3.83) и заменив в них RЭ на RИ, а RБ – на RЗ:

С учетом того что h11 для полевого транзистора в области низких и средних частот стремится к бесконечности, приведенное выше выражение значительно упрощается и принимает форму

120