0. 3.2.4.2. Стабилизация исходного режима

При увеличении температуры окружающей среды в первую очередь увеличивается неуправляемый начальный ток коллекторной цепи I_кн. Этот ток, небольшой по абсолютной величине, вызывает значительные изменения (уве-личение) тока коллектора в прямом направлении, и, если не предусмотреть ни-каких мер, то коэффициент нестабильности, представляющий собой в общем виде

,

будет иметь значительную величину, что приведёт к лавинообразному процессу роста выходного тока и выходу транзистора из строя. Чтобы этого не произо-шло, в аналоговой аппаратуре предусмотрена стабилизация исходного режима транзистора.

Стабилизация может осуществляться как за счёт линейной отрицательной обратной связи, так и за счёт нелинейных цепей, компенсирующих изменение выходного тока, вызываемое дестабилизирующими факторами.

Основными схемами линейной стабилизации являются коллекторная и эмиттерная.

Коллекторная стабилизация

Принципиальная схема каскада с коллекторной стабилизацией для вклю-чения ОЭ приведена на рис. 5.4.

Из рис. 4.4 видно, что коллекторная стабилизация может быть получена на основе схемы смещения фиксированным током базы (рис. 4.1) посредством переключения резистора R₀ с вывода источника питания на коллектор транзис-тора. Этим достигается зависимость тока в цепи R₀ от величины исходного эмиттерного тока, поскольку потенциал коллектора относительно общей точки U_кэ0 = Е_к – I_э0R_к. в соответствии с [1], коэффициент нестабильности

. (4.8)

Из выражения (4.8) ясно, что наименьшее значение коэффициент неста-бильности будет иметь, если сопротивление коллекторной цепи по постоянно-му току велико. Идеальный случай, когда S = 1, то есть R_к  , см. выражение (4.8). Но часто оказывается, что R₀ >> R_к и тогда коэффициент нестабильности получается близким к величине , что соответствует нестабилизиро-ванному каскаду, т.к. при  = 0,98…0,99 S имеет значения десятков и сотен единиц.

Таким образом, практические пределы уменьшения коэффициента неста-бильности S при использовании коллекторной стабилизации крайне ограниче-ны. К тому же в схеме ОЭ применение коллекторной стабилизации приводит к появлению параллельной отрицательной обратной связи по отношению к току базы и для переменного тока, что снижает усиление и входное сопротивление каскада. Обратная связь по переменному току может быть исключена, но это усложняет схему (деление R₀ на две части и включение конденсатора между точкой их соединения и землей).

Эмиттерная стабилизация

Схема эмиттерной стабилизации для включения ОЭ приведена на рис.4.5.

Как видим, схема эмиттерной стабилизации получена на основе схемы смещения фиксированным напряжением базы (рис. 4.2). Благодаря делителю напряжение U_Rb на резисторе R_b не изменяется, поскольку не зависит от пара-метров транзистора. Как упоминалось в 4.1, при увеличении температуры уве-личивается выходной ток, и, следовательно, возрастает падение напряжения U_Rэ на резисторе R_э, включённом в цепь эмиттера. Это означает, что напряжение смещения на базе U_бэ0 уменьшается, поскольку

U_бэ0 = U_Rb – U_Rэ .

Последнее обстоятельство приводит к тому, что ток через транзистор уменьшается, и рабочая точка стремится вернуться в исходное состояние (см. рис. 4.3, а и б). Таким образом, элементами эмиттерной стабилизации являются резисторы R_a, R_b и R_э. Коэффициент нестабильности выразится как

. (4.9)

Из (4.9) следует, что для улучшения стабилизации сопротивления делите-ля следует выбирать по возможности малыми. Однако уменьшение R_a и R_b ограничивается возрастанием постоянного тока, потребляемого делителем от источника питания, а также – снижением входного сопротивления каскада. Из (4.9) также следует, что для уменьшения коэффициента нестабильности нужно увеличивать сопротивление резистора R_э. Но величина R_э определяется выбо-ром исходного режима транзистора и не может быть увеличена больше, чем это диктуется выбранным режимом работы транзистора по постоянному току. Ком-промиссным решением является выбор коэффициента нестабильности в преде-лах S = 3…7, а уже на основе заданного (выбранного) S делается расчёт делите-ля в цепи базы.

Конденсатор С_э (рис. 4.5), включённый параллельно R_э, ставится для ис-ключения внешней отрицательной обратной связи для переменного тока, сни-жающей коэффициент усиления каскада, и никакого отношения к стабилизации исходного режима работы не имеет.