4.4 Организация цепей смещения усилительных каскадов на биполярных транзисторах

Важнейшими свойствами, которыми должна обладать современная электронная схема, это серийнопригодность и возможность изготовления устройства с наименьшим числом настроечно–наладочных операций. Условию высокой серийнопригодности отвечают устройства, в которых обеспечивается высокая стабильность работы на постоянном токе и малая зависимость этой работы от свойств конкретного транзистора (производственный разброс параметров) и условий его работы (например, зависимость параметров от температуры окружающей среды).

Важными элементами усилительных каскадов, влияющими на их серийнопригодность и стабильность, являются цепи смещения. Эти цепи с одной стороны задают положение ИРТ транзистора, а с другой стороны обеспечивают стабильность положения ИРТ, не смотря на производственный разброс параметров транзисторов и воздействие дестабилизирующих факторов на усилительный каскад. Объединение усилительных каскадов в усилительное устройство осуществляется как путем использования разделительных конденсаторов, исключающих связь усилительных каскадов по постоянному току, так и другими методами, например, применяя непосредственно связь входа последующего с выходом предыдущего усилительных каскадов (Рис.4.11).

Рис.4.11

В первом случае цепи смещения обеспечивают стабильность параметров только изолированного усилительного каскада. Во втором же случае можно построить усилительное устройство, усиливающее сигналы от нулевой частоты, однако ошибка от нестабильности параметров усилительных каскадов может накапливаться от каскада к каскаду, что может привести к деградации усилительного устройства.

Рассмотрим организацию цепей смещения отдельных усилительных каскадов. Известно, что имеются три основных варианта включения транзисторов (не рассматриваются инверсные варианты включения), это схема с общей базой (ОБ), схема с общим эмиттером (ОЭ) и схема с общим коллектором (ОК). Естественно, что имеются и свои особенности при организации цепей смещения этих каскадов. Рассмотрим это.

3.4.1.Цепи смещения транзистора, включенного по схеме об.

На рис.4.12 приведены два варианта организации цепей смещения транзистора, включенного по схеме с ОБ.

а) б)

Рис.4.12

В предыдущем разделе рассмотрена стабильность положения ИPTдля обобщенной схемы включения транзистора. Были получены соотношения, которые показывают, какие параметры, вносят наибольшую нестабильность. Включение транзистора по схеме с ОБ в полной мере соответствует использованной при анализе обобщенной схемы (рис.4.10). Рассматривая схему (рис.4.12,а), видим, что база транзистора непосредственно подключена к общей шине. При подобном включении транзистора сопротивление в цепи базы (R_б), применительно к эквивалентной схеме, равно нулю, а для схемы (рис.4.12,б) на базу подается напряжение смещения через резистивный делитель, что говорит о наличии в цепи базы транзистора резистораR_б=Rl||R2.

Ранее отмечалось, что максимальная стабильность усилительного каскада достигается приR_э>R_б. Поскольку для схемы (Рис.4.12,а) в цепи базы транзистора отсутствует внешний резистор, то подобная схема имеет наивысшую стабильность при умеренных токах коллектора (10—50мА), когда объемное сопротивление базы транзистора не оказывает заметного влияния на стабильность параметров усилительного каскада. С ростом тока коллектора растет объемное сопротивление базы транзистора, а стабильность параметров усилительного каскада понижается. Несмотря не высокую стабильность параметров, усилительных каскадов в которых база транзистора соединена с общей шиной, они имеют существенный недостаток. Для нормальной работы подобных схем требуется два источника писания. Этого недостатка лишена схема, представленная на рис.4.12,б. Однако, включение в цепь базы транзистора резисторовR1 иR2, приводит к определенному снижению стабильности параметров данного усилительного каскада. Как отмечалось ранее, для повышения стабильности параметров подобной схемы необходимо стремиться к тому, чтобыR_э/(R1 ||R2)=(0,5—1),γ_б=(0,3—0,5),S=(2—3).