Практическая работа 4 Расчет параметров усилителя с эмиттерной стабилизацией
Цель работы:
изучение схем усилителей с различными видами стабилизации;
выполнить расчет элементов схемы усилителя с отрицательной обратной связью по току (эмиттерной стабилизацией).
Задние
изучить теоретический материал;
рассчитать параметры усилителя с эмиттерной стабилизацией для заданных условий.
Исходные данные
Таблица 1
Вариант |
Параметры заданного режима работы усилителя |
||
Iк, мА |
Ек, В |
Si |
|
1 |
2 |
10 |
5 |
2 |
2,4 |
10 |
3 |
3 |
1,6 |
10 |
4 |
4 |
2,8 |
10 |
1 |
5 |
1,2 |
10 |
2 |
6 |
1,4 |
10 |
3 |
7 |
2,2 |
10 |
5 |
8 |
2,6 |
10 |
7 |
9 |
1,8 |
10 |
6 |
10 |
3 |
10 |
1 |
Содержание отчета
Название и цель работы.
Таблица с параметрами заданного режима работы усилителя (таблица 1).
Расчет параметров эмиттерной цепи усилителя.
Краткие теоретические сведения
Процессы, происходящие внутри усилительных элементов, в значительной степени зависят от температуры. А значительное изменение температуры приводит к изменению параметров и характеристик транзистора, повлечь за собой смещение точки покоя, потери работоспособности схемы. Помимо температуры окружающей среды, причиной нагрева устройств является мощность, рассеиваемая транзисторов в коллекторном переходе при протекании коллекторного тока. Таким образом, каскады на биполярных транзисторах требуют температурной стабилизации, чтобы снизить влияние температуры на точку покоя.
Кроме того, на изменение положения точки покоя влияют и сами схемы включения биполярных транзисторов. Так в схеме с ОБ изменение тока коллектора составляет десятки – сотни микроампер и практически не сказывается на положении точки покоя.
В схеме с ОЭ изменение тока коллектора составляет несколько миллиампер, что приводит к значительному смещению точки покоя.
Таким образом, схема с ОЭ требует обязательной стабилизации точки покоя, для чего используют внешнюю отрицательную обратную связь.
Различают следующие способы стабилизации точки покоя:
Стабилизация точки покоя отрицательной обратной связью по напряжению – это такая коллекторная стабилизация, при которой смещение на базу осуществляют включение Rб между коллектором и базой. Тогда при увеличении тока коллектора уменьшается напряжение коллектора, что приводит к уменьшению тока базы. И тогда смещение точки покоя будет меньше. Стабилизация рабочей точки тем выше, чем меньше сопротивление коллектора.
Стабилизация точки покоя ООС по току, это такая стабилизация называется эмиттерной и осуществляется за счет включения Rэ в цепь эмиттера. При этом на базу транзистора подается фиксированное напряжение с помощью делителя Rд1, Rд2.
Рисунок 9 Схема усилителя с эмиттерной стабилизацией
При увеличении тока коллектора, происходит увеличение и тока эмиттера, а, следовательно, и падение напряжения на эмиттерном сопротивлении. Уменьшает напряжение база – эмиттер, уменьшается ток коллектора. Резистор Rэ создает ООС по переменному току, поэтому шунтируется конденсатором большой емкости (порядка сотен пикофарад). В данной схеме Rк не влияет на стабильность точки покоя, поэтому наиболее используема.
Однако использование приемов стабилизации точки покоя, цепи стабилизации потребляют дополнительную мощность от источников питания и ухудшают усилительные свойства каскада. Такая потеря мощности составляет 20-100% мощности коллекторной цепи. Поэтому приходится применять специальные меры, особенно в выходных цепях, - термокомпенсацию
Для организации такой стабилизации используют термочувствительные резисторы (терморезисторы, полупроводниковые диоды, смещенные в прямом или обратном направлении).
Схемы с термокомпенсацией хорошо работают при колебаниях напряжения источника питания и при низких рабочих температурах. С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на базе транзистора., а ток коллектора остается неизменным.
Термосопротивления бывают с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом. Первые включаются вместо Rд2 или цепь коллектора, вторые – в цепь эмиттера.
Пример расчета цепей эмиттерной стабилизации.
Падание напряжения на эмиттерном сопротивлении обычно вбирают в пределах (0,1-0,3)Ек, то есть
Urэ = (0,1-0,3)*Ек,
Rэ= Urэ/Iэ
IЭ=IК
Uбэ для германиевых транзисторов составляет 0,3 В, для кремниевых 0,6-0,7 В.
Rд1*Rд2/(Rд1+Rд2) = (Si-1)*Rэ
Ек*Rд2/(Rд1+Rд2) = Urэ+Uбэ