22Работа усилителя. Нагрузочная характеристика.

Изображена нагрузочная характеристика полевого транзистора. По ней построена динамическая входная характеристика, на линейную область которой проецируется синусоидальное входное напряжение. На нагрузочной характеристике строят точки, соответствующие точкам 1…5 входного напряжения. Выходное напряжение построено в четвертом квадранте. Из рисунка видно, что выходное напряжение находится в противофазе с входным. Схема, соответствующая нагрузочной характеристике, показана ниже. На схеме для создания начального с мещения во входную цепь включен источник напряжения U_зи. На входе усилителя действует синусоидальное переменное напряжение U_вх . При отсутствии переменного сигнала в цепи стока протекает ток I_ст0, соответствующий точке А входной характеристики. На сопротивлении R_С создается падение напряжения U_Rc= I_ст0R_c.. На транзисторе падает напряжение U_си0=Е_с-I_ст0R_c.

При увеличении входного напряжения (точка 2) выходное напряжение уменьшается, при уменьшении (точка 4)—увеличивается. За счет источника Е_с на выходе транзистора входное напряжение усиливается. Усиление зависит не только от характеристик транзистора, но и от сопротивления R_С. Конденсатор С не позволяет поступать на выход усилителя постоянной составляющей. Емкость его должна быть достаточной, чтобы на нем падала малая часть переменного напряжения.

Подобный усилитель можно создать и на биполярном транзисторе.

23Усилительные каскады на биполярных транзисторах.

Смещение тока базы можно создать не специальным источником напряжения, а за счет токов, протекающих в цепи коллектора или эмиттера. В зависимости от способа смещения эмиттерного перехода различают: а) усилители с фиксированным током базы; б) усилители с фиксированным напряжением база-эмиттер; в) усилители со смещением за счет ОС.

Во всех случаях необходимо определить статический ток базы, как это делалось до сих пор, т.е. построить нагрузочную характеристику в соответствии с выражением

U_кэ = E -I_к R_к,

выбрать точку А на линейном участке динамической входной характеристики и перейти к расчету схемы.

1. Схема а). В статическом режиме ток базы зависит от резистора R_б и определяется выражением

I_б0 = ≈ , откуда можно определить ток базы I_б.

2. Схема б). С помощью делителя R₁ R₂ на базу можно подать постоянное напряжение U_R2= I_д R₂=U_бэ0 , где I_д—ток делителя. Зная ток делителя, легко определить R₂ и R₁. Для маломощных усилителей выбирают I_д= (5…10)I_б0, для мощных каскадов I_д= (2…5)I_б0.

Схемы а) и б) имеют крупный недостаток: любое изменение I_б0 (например, при изменении температуры) вызывает изменение режима работы усилителя (изменение тока коллектора и эмиттера), т.е. изменение статического режима.

3.Схема в). Схема в) отличается от схемы б) сопротивлением R_э в цепи эмиттера, которое создает последовательную ООС по току. Сопротивление R_э, в основном, служит для уменьшения температурной нестабильности и для смещения базы относительно эмиттера.

Напряжение U_бэ= U_R2 - U_RЭ = U_R2- I_ЭRэ.

При увеличении температуры ток I_Э растет. Растет и падение напряжения I_ЭRэ. U_бэ убывает, что ведет к уменьшению токов транзистора. Таким образом осуществляется ОС по току: ток эмиттера вызывает падение напряжения на R_э, которое складывается (вычитается) с напряжением на сопротивлении R₂ (последовательная ОС). Так как напряжение вычитается, ОС получается отрицательной—последовательная ООС по току. Температурное изменение токов транзистора компенсируется изменением смещения базы за счет ООС.

Схема может иметь разновидности. В частности, может отсутствовать делитель R₁ R₂ фиксированной подачи напряжения на базу. Смещение за счет тока R_Э может передаваться на базу через выходное сопротивление предыдущего каскада.

При расчетах принимают U_RЭ= (0,1…0,2)Е.

R_Э = .

I_Э0 выбирается по нагрузочной характеристике.

R₂=

R₂ = = .

Вид стабилизации называется эмиттерной стабилизацией. Чаще всего производится температурная компенсация.

Иногда используется коллекторная стабилизация, при которой используется ОС по напряжению на сопротивлении в цепи коллектора