Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

рис.2-5

Ток Iд >> Iбо и напряжение IД R2 практически не зависит

от тока базы Iбо. Напряжение Uбэо, и, следовательно, смещение будет изменяться при изменении Iэо только из-за изменения (Iэо Rэ). Например, пусть Iэо растет с ростом температуры (или при смене транзистора). При этом растет Iэо Rэ; это приведет к уменьшению Uбэо,

Транзистор закроется, ток Iбо соответственно уменьшится, соответственно уменьшится Iэо . Для того, чтобы коэффи-

циент усиления не упал, Rэ по переменному току закора-

чивают конденсатором СЭ. Стабилизирующее действие

и определяют

R2 Iэо Rэ Uбэо IД

R1 E IД R2 IД Iбо .

Для найденных значений R1, R2 иRэ находят коэффициент нестабильности:

Если ST = 2÷10, то считают стабилизацию удовлетворительной.

Другое объяснение стабилизации.

Эмиттерную стабилизацию можно объяснить действием последовательной ООС по току: напряжение ОС с Rэ подается на базу последовательно с напряжением Uбэ в противофазе. При этом глубина обратной связи (будет рассмотрено ниже - в лекции «Обратная связь»)

F = (1+ h21э) Rэ / (Rб + Rвх),

где величина входного сопротивления:

Rвх = rб + rэ (1 + h21э );

и изменение тока коллектора (с учетом ООС) уменьшается:

Так как действие ООС влияет и на полезный сигнал, то для исключения этого влияния резистор Rэ блокируют конденсатором Сэ.

Рассмотренная схема широко применяется в предварительных каскадах усиления, где постоянная составляющая выходного тока не зависит от амплитуды усиливаемого сигнала. Воконечных каскадах смещение на транзисторе зависит от амплитуды выходного сигнала, поэтому для них применяют схемы смещения с фиксированным напряжением база-эмиттер, а для стабилизации рабочей точки применяют схемы с термокомпенсацией.

2.2.4. Цепи смещения с температурной стабилизацией

Цепи смещения с температурной стабилизацией показаны на рис.2-6.

В качестве терморезистора берут резисторы с отрицательным ТКЕ. При этом с ростом Iко из-за роста темпера-

туры одновременно уменьшается сопротивление терморезистора Rт. При этом уменьшается Uбэо,, что приводит к соответствующему уменьшению Iко .

рис.2-6

Таким образом, Iко (изменение) может быть существен-

но уменьшено из-за противоположных направлений измененияIко . Если вместо R1 включить терморезистор с поло-

жительным ТКЕ, то стабильность Iко существенно улуч-

шится.

При использовании полупроводниковых диодов повышение температуры приводит к уменьшению прямого сопротивления диода, что приводит к уменьшению Uбэо и со-

ответственно к уменьшению Iко , что стабилизирует ток

коллектора.

Примечание: для стабилизации режима необходимо, чтобы чтобы изменение Uбэо от температуры на терморези-

сторе (или диоде) убывало с такой же скоростью, с какой изменяется напряжение на эмиттерном p-n переходе транзистора

Недостаток диодной схемы компенсации — невысокая точность и глубина. При большом сигнале термоэлементы вносят искажения.

Схемы диодной компенсации широко используются в интегральных малосигнальных усилителях.

2.3. Цепи смещения без стабилизации режимов полевых транзисторов

Напряжения, характеризующие состояние покоя, и выходные токи покоя устанавливают подачей постоянных напряжений на соответствующие электроды полевыхтранзисторов

(ПТ).

Входные токи ПТ практически отсутствуют, если не принимать во внимание чрезвычайно малые обратные токи

затвора, составляющие единицы—десятки наноили пикоампер в зависимости от типа ПТ.

Цепи смещения без стабилизации режимов ПТ приведены на рис.2-7.

рис.2-7

Схема с фиксированным напряжением на затворе для ПТ с управляющим p—n переходом (с n—каналом) – рис.2-7 а); схема для МДП — транзистора (с встроенным каналом p— типа) – рис.2-7 б).

Напряжение смещения

Uзи E Rз2 (Rз1 Rз2);

величины Rз1,Rз2 выбирают так, чтобы высокое Rвх тран-

зистора шунтировалось незначительно.

Недостатки данных схем – отсутствие стабилизации ПТ при изменении температуры.

2.4. Цепи смещения со стабилизацией режима работы полевых транзисторов

Схема истоковой стабилизации режима работы приведена на рис.2-8.

рис.2-8

Блокировочный конденсатор Сист устраняет отрицательную ОС по сигналу, способствуя большему усилению, а конденсатор Ср — обычный разделительный во входной цепи. Резистор Rст— стоковая нагрузка ПТ.

Любые отклонения постоянного тока стока от исходного приводят к изменению напряжения на Rист (передающегося затем через R3 на затвор), что стабилизирует положение точки покоя:

Uзи Rист Ic

Для увеличения стабилизации применяется схема (рис.2- 9).

рис.2-9

Схема на рис.2-9 отличается от предыдущей только тем, что в ней добавлен один резистор, включенный между стоком и затвором для увеличения стабильности исходного

режима работы. Дело в том, что сопротивление в цепи истока Rист в предыдущей схеме строго определено:

Rист Uзи

Ic

Однако полученное сопротивление резистора может оказаться недостаточным с точки зрения стабильности.

В этом случае необходимый уровень стабилизации достигается увеличением сопротивления резистора в цепи истока Rист с последующей компенсацией излишка напряжения введением в схему делителя напряжения Rз1,Rз2 .

При этом смещение:

Обычно выбирают:

Rз1 E 1

Rз2 URз2

Тогда задавая значения Rз1, находим значение Rз2 .

2.5. Генераторы стабильного тока (ГСТ)

2.5.1. Принцип работы ГСТ

Для повышения стабильности режима стараются увеличить Rист, однако из-за большого падения напряжения на нем величина Rист ограничена сверху величиной напряжения источника питания. Поэтому его заменяют ГСТ (вме-

сто Rист) – рис.2-10:

рис.2-10

ГСТ – это устройство, близкое по своим параметрам к идеальному источнику, ток которого не изменяется с изменением сопротивления на нагрузке. У ГСТ динамическое сопротивление Rи значительно отличается от сопротивления постоянному току и при большем значении Rи не надо повышать Еист. питания. ГСТ находит широкое применение не только для цепей смещения, но и в качестве динамических нагрузок и цепей стабилизации (рис.2-11):

рис.2-11

Для транзистора V1:

Для основного транзистора V2:

близко к 1 при h21э1 1 и h21э2 1, что обычно выполняется.

Таким образом V1 и V2 имеет место “зеркальное отображение” токов, выражающееся в том, что I2 “следит” за I1.

В этом смысле понимается термин “токовое зеркало”. Относительная нестабильность – тоже одинакова

диодном режиме, то его Iк1 (и соответственно I1) можно стабилизировать с требуемой точностью (и соответственно I2), задавая его значение с помощью Е1, Е2, резистора Rзадающ.. Транзистор V2 включают в эмиттерные цепи соответствующих транзисторов, стабилизируя их токи.

2.5.2. Схемы ГСТ

Термин “токовое зеркало” раньше применяли для схем у

которых I1 1. В последствии стали применять и для схем,

I2

у которых I1 1, но стабильно. Для таких схем применяют

I2

термин “отражатель тока”. Температурную стабильность можно получить для данной схемы приблизительно 5% (по току). Недостатком данной схемы – малое отношение

I1 5. Для отношений >> 5 применяют другую схему

I2

ГСТ (рис.2-12).

рис.2-12

Достоинство схемы — позволяет стабилизировать весьма малые токи I2 при сравнительно небольших Rзад и Rэ . На-

личие Rэ заметно увеличивает выходное сопротивление

ГСТ (за счет ООС по току). Однако при этом токи I2 могут оказаться очень малыми, что нежелательно. Для устранения этого применяют схему с Rдоб (рис.2-13):