§8.12 Методы стабилизации положения рабочей точки
Чтобы снизить влияние внешних возмущений на положение рабочей точки, т.е. сохранить заданный режим работы усилителя, применяют специальные методы.
Смещение рабочей точки от заданного положения называется дрейф нуля.
Метод термокомпенсации – все температурозависимые блоки выделяются в отдельную систему с принудительно поддерживаемой температурой.
Метод параметрической стабилизации. Введение специальных элементов, которые берут на себя все изменения внешней среды – терморезистор, тензорезистор, делитель напряжения и т.д.
В этих двух методах есть недостаток – стабилизация только одного параметра.
3. Введение ООС – универсальный метод – влияет как на части усилительного каскада, так и на весь усилитель в целом, что видно из рисунка, приведенного в лекции 8 пункт влияние обратных связей на работу усилителя.
§8.13 Влияние последовательной оос по току нагрузки на стабилизацию работы усилителя
Последовательную ООС по току обеспечивает эмиттерный резистор – Rэ. Напряжение отрицательной обратной связи Uоос = iэ Rэ. Оно складывается с входным напряжением Uвх, которое пришло с резистора Rб2.. Сумма Uвх+Uоос=Uбэ прикладывается к базовому переходу. Известно, что эмиттерный резистор снижает коэффициент усиления (ООС), повышает входное сопротивление, расширяет полосу частот, уменьшает искажения, что стабилизирует положение рабочей точки. Для большей стабилизации Rэ шунтируется конденсатором, поставленным параллельно Rэ.
Делитель напряжения Rб1 и Rб2 даёт независимость от перепадов входного напряжения.
Коденсаторы С1 и С2 необходимы для отделения внешних цепей от постоянных токов и напряжений, присутствующих в транзисторе.
§8.13 Каскад с параллельной оос по выходному напряжению
Рассмотрим как влияют резисторы Roc1 и Rоc2 на стабилизацию коэффициента усиления по току. Пусть в результате износа или других дестабилизирующих факторов снизился коэффициент усиления по току – h21.
Раз снизился h21 то снизился и ток коллектора – Ik, а следовательно снизилось выходное напряжение. Запишем первый закон Киргофа для точки К: Ik1= Iос+ Ik2, причем все токи уменьшаются. Ток базы уменьшается (закон Киргофа для точки А), вспомним, что Ik1= Iб h21, следовательно уменьшение тока базы приведет к увеличению коэффициента усиления, то есть его стабилизации. Резистор Roc1 на оказывает такого влияния и применяется в основном в качестве делителя напряжения.
§8.11.1 Работа транзисторов в режиме ключа
На вход транзистора поступает синусоидальное напряжение, причем его амплитуда больше максимально возможного тока базы для данного транзистора, поэтому на базу транзистора поступает уже ступенчатое напряжение, наглядно это можно объяснить на диаграмме:
Когда входное синусоидальное напряжение достигает значения напряжения Uбэ max выше подниматься напряжение на входе в транзистор уже не может и поэтому остается постоянным, получаем импульсы почти прямоугольной формы.
Рабочая схема:
Рассмотрим временные развертки работы транзистора
Для пояснения диаграммы вспомним, что р-п-переход это емкость, которая как и всякая другая емкость имеет свойство заряжаться и разряжаться, на что требуется определенное время. Ток базы появляется с запаздыванием которое называется время запаздывания фронта – tз ф. Это время необходимо для заряда базовой емкости. Далее пока сигнал остается постоянным, ток базы так же постоянен. При смене полярности напряжения база-эмиттер, ток базы меняется на противоположный и начинается рассасывание избыточного заряда эмиттерной емкости поэтому какое-то время пропорциональное избытку заряда ток базы не изменяется, при смене входного напряжения все повторяется сначала. После появления тока базы начинает постепенно нарастать ток коллектора, постепенное нарастание связано с зарядом коллекторной емкости, это время называется временем фронта – tф. Ток нарастает до насыщения, далее пока рассасывается избыточный заряд на эмиттерной емкости ток коллектора не изменяется, как только начинает уменьшаться ток базы начинается рассасывание коллекторной емкости.
Исходя из ВАХ транзистора если транзистор находится в насыщении, напряжение коллектор-эмиттер стремится к нулю примерно 0.1В, когда транзистор находится в отсечке, напряжение коллектор-эмиттер стремится к значению напряжения питания.
Для ускорения процесса накопления и рассасывания заряда можно использовать следующие способы:
Применение форсирующего конденсатора, который ставится параллельно базовому резистору и его емкость много больше эмиттерной и коллекторной емкости. При этом так как его емкость больше, то пока он заряжается происходит заряд и перезаряд емкостей транзистора.
Между базой и коллектором ставится диод Шотки, известно что он имеет вырожденный р-п-переход и переходные процессы в нем протекают гораздо быстрее. В этом случае процессы перезаряда происходят через диод Шотки.