Усилительные каскады на биполярных транзисторах

В усилителе на БТ транзистор должен работать в активном режиме, при котором эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. В усилителях, показанных на рис. 5.2, а и рис. 5.3. смещение осуществляется отдельными источниками, однако в большинстве случаев вместо этих источников используются специальные цепи смещения.

В зависимости от способа смещения эмиттерного перехода различают усилители с фиксированным током базы, с фиксированным напряжением база — эмиттер и с цепью смещения с отрицательной обратной связью.

Усилитель с фиксированным током базы.Схема усилительного каскада с фиксированным током базы показана на рис. 5.7, а.

Расчет режима покоя начинается с построения выходной нагрузочной прямой на семействе статических выходных характеристик (рис. 5.7, б) в соответствии с уравнением

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

и выбора рабочей точки А на выходных и входных (рис. 5.7, б, в) характеристиках. При заданных значе ниях Ек и RK режим покоя однозначно опре-

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

деляется значением тока базы IБо, равным

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

и не зависящим от типа транзистора, так как Усилительные каскады на биполярных транзисторах . Следовательно, формула для расчёта сопротивления резистора Усилительные каскады на биполярных транзисторах имеет вид

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Усилитель с фиксированным напряжением базы.Режим покоя можно обеспечить и другим способом, задав, например, постоянное напряжение смещения эмиттерного перехода с помощью делителя R1R2, как показано на рис. 5.8. Это напряжение подается на эмиттерный пере-

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

ход с резистора R2. Таким образом, должно быть обеспечено равенство

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

где Iд — ток, протекающий через делитель R1R2. Тогда

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Ток делителя Iд в маломощных каскадах предварительного усиления выбирают из условия Iд = (5…1О)IБ0, а в мощных каскадах — из условия Iд = (2…5)IБ0.

Недостатком усилителей с фиксированным током базы и с фиксированным напряжением база — эмиттер является их низкая температурная стабильность. Изменение температуры приводит к изменению тока базы (а также токов коллектора и эмиттера), что вызывает изменение режима покоя.

Усилитель с эмиттерной термостабилизацией.Для стабилизации режима покоя в усилитель вводят элементы или цепи, создающие ООС. На рис. 5.9, а показана схема усилителя с фиксированным напряжением база — эмиттер и последовательной ООС по току, образуемой резистором R3 в цепи эмиттера.

В таком усилителе

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

где Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Рассмотрим, как осуществляется стабилизация режима в таком усилителе при изменении температуры (термостабилизация).

Увеличение температуры вызывает увеличение токов Усилительные каскады на биполярных транзисторах , Усилительные каскады на биполярных транзисторах , Усилительные каскады на биполярных транзисторах и напряжения Усилительные каскады на биполярных транзисторах . Так как напряжение Усилительные каскады на биполярных транзисторах с изменением температуры практически не изменяется, то увеличение напряжения UR3 приводит к уменьшению напряжения Усилительные каскады на биполярных транзисторах . Уменьшение напряжения Усилительные каскады на биполярных транзисторах влечет за собой уменьшение токов транзистора.В результате изменения токов транзистора, вызванные изменением температуры, при наличии резистора R3 оказываются меньшими, чем в усилителе без такого резистора. Поэтому резистор R3 называют резистором термостабилизации.

Расчет сопротивлений резисторов R1, R2 и R3 осуществляется следующим образом:

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

В целях экономичности и получения удовлетворительной температурной стабильности напряжение Усилительные каскады на биполярных транзисторах выбирают в пределах

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Затем определяют

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Рассмотренный вид стабилизации режима работытранзистора называют эмиттерной стабилизацией.

Усилитель с коллекторной стабилизацией режима.В данном усилителе (рис. 5.9, б) через резистор R1 дейст вует параллельная ООС по напряжению.

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Сопротивление этого резистора рассчитывается по формуле

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Стабилизация режима покоя в таком усилителе заключается в следующем. Увеличение температуры приводит к увеличению токов Усилительные каскады на биполярных транзисторах , Усилительные каскады на биполярных транзисторах и Усилительные каскады на биполярных транзисторах . В результате увеличивается напряжение Усилительные каскады на биполярных транзисторах , анапряжение Усилительные каскады на биполярных транзисторах уменьшается. Так как

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

то уменьшение Усилительные каскады на биполярных транзисторах вызывает уменьшение тока Усилительные каскады на биполярных транзисторах и, следовательно, уменьшение токов Iко, Усилительные каскады на биполярных транзисторах .

Коэффициент нестабильности.Для количественной оценки термостабильности режима усилительных каскадов с ООС на БТ вводится коэффициент нестабильности N. Этот коэффициент показывает, во сколько раз температурные изменения коллекторного тока Усилительные каскады на биполярных транзисторах в усилителес ООС больше, чем температурные изменения коллекторного тока Усилительные каскады на биполярных транзисторах в усилителе с идеальной термостабилизацией режима, т. е.

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

Для усилителя с ОЭ, схема которого показана на рис. 5.9, а, выражение коэффициента нестабильности принимает вид

Усилительные каскады на биполярных транзисторах

где Усилительные каскады на биполярных транзисторах — сопротивление переменному току базовой цепи.

Согласно выражению (5.2), при R3 — 0, т. е. при отсутствии ООС, Усилительные каскады на биполярных транзисторах . Если Усилительные каскады на биполярных транзисторах , то получим усилитель с идеальной термостабилизацией, у которого Усилительные каскады на биполярных транзисторах . Таким образом, значения коэффициента нестабильности могут составлять от 1 до Усилительные каскады на биполярных транзисторах и зависят от сопротивления резистора R3 в цепи эмиттера.

Недостатком стабилизации режима с помощью ООС является увеличение расхода мощности, потребляемой усилителем от источника питания, и уменьшение коэффициента усиления. При усилении переменного напряжения последний недостаток устраняется шунтированием элементов ООС конденсаторами большой емкости.

Случайные записи:

3 2 1 Усилительные каскады на биполярных транзисторах


Похожие статьи:

Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.