Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПОПОВ ОСНОВЫ АНАЛОГОВОЙ ТЕХНИКИ.pdf
Скачиваний:
968
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
2.27 Mб
Скачать

3.4.2. Подача смещения фиксированным током базы

Схема задания рабочей точки биполярного транзистора, получившая название подача смещения фиксированным током базы, представлена на рис. 3.29, а.

E0

RБ

I0K

 

 

 

 

R2

 

 

∆IБ

∆IК

I

 

 

 

 

 

RБ

h11

 

 

 

 

R2

 

 

 

∆I0

 

U

 

 

 

h21∆IБ

 

 

 

 

а

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.29

 

 

Постоянный ток базы для этой схемы равен

 

I=

E0

=

E0 U

E0 = const .

(3.73)

 

R Б + h11

 

R Б

R Б

 

Для любой реальной схемы выполняется неравенство RБ >> h11,поэтому величиной h11 можно пренебречь. В этом случае ток базы определяется только напряжением Е0 и сопротивлением RБ и может считаться постоянным, независимым от температуры. Нестабильность коллекторного тока определим из выражения (3.72). При большом сопротивлении RБ часть тока базы ∆IБ, зависящая от генератора нестабильности напряжения приведения оказывается пренебрежимо малой величиной. Действительно, если сопротивление RБ устремить в бесконечность, то источник ∆Uперестает действовать, и приращение коллекторного тока будет определяться только генератором тока ∆I0, зависящим от температурной нестабильности параметров h21 и IКО (3.70), следовательно, величиной ∆Uв выражении (3.72) можно пренебречь. Таким образом, в схеме транзистора по дрейфу остается только один источник нестабильности ∆I0

107

(рис. 3.29, б). Теперь найдем температурную нестабильность коллекторного тока:

I

K

=

h21I0RБ

h I

0

.

(3.74)

 

 

21

 

 

 

 

 

RБ + h11

 

 

 

Даже при сравнительно незначительных изменениях температуры приращения коллекторного тока в данной схеме оказываются весьма значительными, поэтому схема подачи смещения фиксированным током базы практически не используется в промышленных усилителях, особенно, если они предназначены для работы в условиях изменяющейся температуры.

3.4.3. Подача смещения фиксированным напряжением базы

Если базу транзистора запитать от источника постоянного напряжения Е0 с малым внутренним сопротивлением, то напряжение на переходе эмиттербаза Uбудет примерно равно Е0 и не будет зависеть от состояния транзистора. Такой способ питания называется подачей смещения фиксированным напряжением базы (рис.3.30,а).

Е0

 

Е0

RК

 

RБ1

RБ

 

 

U

RБ2

U

Е

 

 

а

Рис. 3.30

б

Сопротивление RБ является эквивалентом базовой цепи. Чтобы напряжение на базе оставалось постоянным и не зависело от температуры, необходимо, чтобы RБ было много меньше, чем величина h11.

108

В реальной схеме это соотношение достигается путем включения в базовую цепь низкоомного делителя RБ1, RБ2 (рис. 3.30, б). В этом случае величина RБ равна параллельному соединению сопротивлений RБ1 и RБ2. Если величина сопротивления RБ стремится к нулю, то генератор ∆I0 (рис. 3.28, б) перестает влиять на стабильность рабочей точки,

так как ток этого генератора замыкает-

 

 

 

 

∆U

 

 

 

∆IБ

∆IК

ся через RБ и не протекает по переходу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эмиттер-база, и, следовательно, не уча-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RБ

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

ствует в создании

тока

∆IБ. Эквива-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лентная схема транзистора по дрейфу

∆IБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h21∆IБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принимает вид,

изображенный

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 3.31.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.31

 

 

 

 

Температурное

приращение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коллекторного тока в этой схеме с учетом (3.72) равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IK =

Uh21 .

 

 

 

 

 

 

(3.75)

 

 

 

RБ + h11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RБ1

RK

Е0

RБ1

RK

Е0

RБ1

RK

Е0

 

 

VT

 

 

VT

 

 

VT2

RБ2

 

 

VD

U

 

 

VT1

 

Rt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

б

 

 

в

 

Рис. 3.32

Включение низкоомного делителя во входную цепь транзистора очень сильно снижает входное сопротивление каскада. Схема подачи смещения фиксированным напряжением базы из-за высокой нестабильности и малого входного сопротивления практически не применяется промышленностью. Исполь-

109

зование этой схемы в широком диапазоне температур возможно только при включении термокомпенсирующих элементов в цепь базового делителя. В этом случае параллельно сопротивлению RБ2 подключается терморезистор Rt с отрицательным температурным коэффициентом (рис. 3.32, а). Температурная зависимость терморезистора выражена сильнее, чем у транзистора, поэтому его всегда приходится шунтировать обычным резистором, иначе в схеме происходит перекомпенсация. С ростом температуры величина Rt уменьшается и уменьшается напряжение на нижнем плече делителя, т.е. на переходе эмиттер-база. В свою очередь уменьшающееся с ростом температуры напряжение на переходе эмиттер-база не позволяет расти коллекторному току. Схема на рис. 3.32, а имеет достаточно высокую температурную стабильность, но рассчитывается довольно сложно и обычно требует индивидуальной настройки. Для улучшения термостабильности можно включить в нижнее плечо базового делителя вместо резистора RБ2 полупроводниковый диод, температурная зависимость которого практически не отличается от аналогичной зависимости для транзистора VT (рис. 3.32, б). С ростом температуры проводимость диода увеличивается, напряжение на нем, а следовательно, и на переходе эмиттер-база Uуменьшается, и приращение тока коллектора транзистора, вызванное увеличением температуры, уменьшается. Дальнейшее развитие этого способа термокомпенсации рабочей точки представлено на схеме (см. рис. 3.32, в). В этой схеме вместо диода используется транзистор VT1 того же типа, что и транзистор VT2. Коллектор VT1 закорочен на базу, таким образом, между базой и эмиттером VT2 оказывается включенным эмттерный переход транзистора VT1, имеющий такую же температурную зависимость, как и транзистор VT2.

Широкое распространение подобная схема получила при создании генераторов стабильного тока (ГСТ), особенно в интегральной схемотехнике (рис. 3.33). Здесь транзистор VT1 используется в качестве диода, т.е. с закороченным коллекторным переходом.

Если транзисторы VT1 и VT2 идентичны IБ1 = IБ2 = IБ, h21,1 = h21,2 = h21, U0Б1 = U0Б2 = U, то

I0 = h21IБ , I1 = h21IБ +2IБ = I0 +2IБ I0 .

(3.76)

110

Таким образом, коллекторный ток I0 транзистора VT2

в схеме на

рис. 3.33, а практически равен току I1, протекающему по резистору R1. В свою

очередь ток через R1 определяется выражением

 

 

I = E0 UE0

= const .

(3.77)

1

R1

R1

 

 

 

 

 

Если сопротивление R1 является термонезависимым, то ток в цепи коллектора транзистора VT2 будет стабильным и не будет зависеть от температуры. Кроме того, выходное сопротивление транзистора VT2 со стороны коллектора имеет большую величину (100 - 300) кОм, следовательно, включение в цепь его коллектора нагрузки (на схеме двухполюсник с буквой Н) не будет оказывать влияния на ток I0. Таким образом, схема (рис. 3.33, а) является генератором термостабильного тока для нагрузок, изменяющихся от нуля до нескольких десятков кОм.

Е0

 

Е0

Е0

 

Е0

R1

I1

Н

R1

I1

Н

 

2IБ

I0

 

 

I0

VT1

 

VT2

VT1

 

VT2

 

 

 

R2

UБ

R3

а

 

 

б

 

 

Рис. 3.33

Резисторы R2 и R3, включенные в схеме на рис. 3.32, б, позволяют уменьшить влияние различия в параметрах транзисторов. Кроме того, меняя отношение R2/R3, можно менять величину тока I0. Действительно, для точки соединения баз можно записать

UБ = U+(I1 IБ)R2 = U+(I0 +IБ)R3.

(3.78)

Отсюда, пренебрегая величиной тока базы, получим

111