Питання для самоперевірки

1. Які є способи ввімкнення транзистора і яка область їх застосування?

1. Як відрізняються каскади зі схемами СЕ, СК та СБ за коефіцієнтами підсилення?

1. Як відрізняються каскади зі схемами СЕ, СК та СБ за вхідними та вихідними опорами та чим це пояснюється?

1. Яке призначення окремих елементів схем каскадів СЕ, СК та СБ і як ці елементи впливають на характеристики каскадів?

1. Чим зумовлені відміни амплітудної, АЧХ та ФЧХ характеристик реальних підсилювачів від ідеальних?

Лабораторна робота 2 дослідження схем зміщення і термостабілізації режимів роботи підсилювальних каскадів

Мета роботи – дослідити схеми зміщення і впливу місцевого зворотного зв’язку на параметри підсилювальних каскадів під час зміни температурного режиму їх роботи.

Короткі теоретичні відомості

Транзистори є напівпровідниковими електронними приладами і вони не здатні забезпечувати підсилення двополярних сигналів. Для надання такої здатності в коло бази транзисторів уводять допоміжну постійну напругу зміщення бази Е_б. Полярність джерела Е_б відносно емітера є такою ж, як і полярність джерела колекторного живлення Е_к. Роль напруги зміщення бази, або просто зміщення, ілюструється на рис.2.1, де графіки колекторного струму 1 і 2 відображають форму струму за відсутності та наявності зміщення Е_б.

З рисунку видно, що за однієї й тієї самої напруги вхідного сигналу u_вх форма колекторного струму і_к значно відрізняється від форми u_вх за відсутності зміщення (крива 1, Е_б = 0) і повторює форму u_вх за наявності зміщення (крива 2, Е_б  0).

Рис.2.1

Точку А на динамічній крізній характеристиці транзистора з координатами ( Е_б, І_к0 ) називають робочою точкою транзистора. Для того, щоб форма колекторного струму (точніше, форма змінної складової струму і_к) повторювала форму вхідного сигналу u_вх, необхідно величину напруги зміщення Е_б0 вибирати таким чином, щоб робоча точка транзистора розташовувалась усередині лінійної ділянки БВ крізної характеристики (рис.2.1, точка А₂). Положенням робочої точки А₂ (точніше, її координатами Е_б, І_к0) визначається режим роботи, або режим спокою, транзистора. Для забезпечення потрібного режиму спокою транзистора призначені кола зміщення. Найбільш поширеними є схеми кіл зміщення з фіксованим струмом бази (рис.2.2,а) і з фіксованою напругою база – емітер (рис.2.2,б).

Схеми зміщення не можуть забезпечити стабільного режиму спокою транзистора при зміні його температури, наприклад, за рахунок розігріву транзистора струмом І_к0. Тому в підсилювальних каскадах застосовують кола термостабілізації режиму роботи транзистора. Основними схемами таких кіл є схеми емітерної та колекторної стабілізації. Схему каскаду з колом емітерної стабілізації наведено на рис.2.2,в. В цій схемі елементом емітерної стабілізації є резистор R_е. На цьому резисторі за рахунок протікання струму І_к0 утворюється падіння напруги U_Re0, протиполярне падінню напруги на резисторі R₂. Тоді напруга зміщення U_бе0 між базою й емітером транзистора дорівнює:

U_бе0 = U_R2 – U_Re0.

У разі збільшення струму спокою транзистора І_к0 за рахунок підвищення температури збільшується величина U_Re0, а величина напруги зміщення U_бе0 зменшується, що протидіє збільшенню струму І_к0. Проте при подачі на вхід каскаду змінної напруги сигналу на резисторі R_е утворюється напруга негативного зворотного зв’язку, що призводить до зменшення коефіцієнта підсилення каскаду. Для усунення цього зворотного зв’язку паралельно R_е вмикають конденсатор С_е, ємність якого вибирають таким чином, щоб реактивний опір конденсатора на найнижчій частоті сигналу був би набагато меншим опору резистора R_е.

Схему каскаду з колом колекторної стабілізації наведено на рис.2.2,г. У режимі спокою U_ке0 = Е_к – І_к0R_к; U_бе0 = U_ке0 – І_б0R_б. При збільшенні температури транзистора збільшується величина струму колектора І_к0 і зменшується напруга на колекторі транзистора U_ке0. Це призводить до зменшення U_бе0 і зменшення величини струму І_к0.

У підсилювальних каскадах використовуються також комбіновані схеми термостабілізації, коли в каскаді вмикаються кола емітерної та колекторної стабілізації.

Схема лабораторного модуля

Електричну принципову схему лабораторного модуля для дослідження схем зміщення і термостабілізації наведено на рис.2.3. За допомогою перемикачів SА1...SА4 створюються різні схеми подачі зміщення та термостабілізації. Вмонтований в модуль міліамперметр служить для вимірювання величини колекторного струму. Натисканням кнопки SВ1 здійснюється підігрів транзистора VT1. Підігрів слід проводити до відхилення стрілки міліамперметра на 5 – 10 поділок. Інші вимірювальні прилади і порядок увімкнення модуля такі самі, як і в лабораторній роботі 1.

Рис.2.2