2.5. Обобщенная схема задания и стабилизации рабочей точки

К онкретные схемы задания и стабилизации рабочей точки, которые будут рассмотрены ниже, являются частными случаями обобщенных схем, представленных на рис.2.8. Здесь - полные сопротивления на постоянном токе цепей, внешних относительно соответствующих электродов; - эквивалентные источники ЭДС, определяемые напряжениями в точках 1,2 и 3 при отключенном транзисторе. Путем подбора значений внешних ЭДС и сопротивлений необходимо обеспечить не только исходный режим работы при комнатной температуре, но и стабильность этого режима в диапазоне температур, т.е. обеспечить требуемые значения коэффициентов нестабильности и (2.18) и (2.19).

Анализ схем, изображенных на рис.2.8 и рис.2.9 позволил получить расчетные состояния для исходного режима работы УЭ и коэффициентов нестабильности.

Для БТ (рис.2.8 ,а и рис.2.9, а) при

(2.20)

или

, (2.21)

, (2.22)

. (2.23)

Для ПТ (рис.2.7,б и рис.2.8,б):

, (2.24)

или

, (2.25)

, (2.26)

. (2.27)

Здесь - координаты рабочей точки (точки покоя) при комнатной температуре; - значение параметров также при комнатной температуре.

В ыражения (2.20)… …(2.27) позволяют рас-считать величины внешних элементов по заданному или выбранному исходному режиму работы и его стабильности.

2.6. Схема эмиттерной стабилизации

Схема эмиттерной стабилизации (рис.2.10) является самой распространенной схемой. Стабилизация осуществляется за счет последовательной ООС по току, возникающей из-за наличия в схеме резистора . Если , то потенциал базы относительно общего провода жестко фиксирован, т.е. не зависит от параметров транзистора, а значит и от температуры. Работой транзистора управляет напряжение .

Если под действием какого-либо дестабилизирующего фактора увеличивается ток коллектора, то это приводит к увеличению падения напряжения на резисторе и к уменьшению напряжения , что препятствует возрастанию тока коллектора.

Конденсатор используется для ослабления ООС по переменному току, так как при его отсутствии будет уменьшаться коэффициент усиления каскада.

Для получения расчетных соотношений необходимо привести схему эмиттерной стабилизации к обобщенной схеме (рис.2.8, а).

Сравнивая эти две схемы, и применяя теорему об эквивалентном генераторе к участку цепи, подсоединенному к зажиму 1, будем иметь

; ; ; ; ; .

Подставляя эти выражения в (2.20), (2.21), (2.22) и (2.23), можно получить соотношение, связывающее исходный режим работы транзистора и его нестабильность с , , и .

Для повышения стабильности режима необходимо уменьшать коэффициенты нестабильности и . Это можно сделать, увеличив , так как при этом возрастает глубина ООС. Действительно, при  из (2.22) и (2.23) следует, что =1, а =0. Однако, при увеличении на нем будет теряться большая доля напряжения источника питания, а, значит, уменьшается напряжение в рабочей точке и допустимая амплитуда сигнала . Чтобы выяснить влияние сопротивления на стабильность схемы, следует обратить внимание на то, что с уменьшением коэффициент будет уменьшаться, а – возрастать. Физически это объясняется тем, что с уменьшением будет увеличиваться влияние и уменьшаться вклад в нестабильность коллекторного тока (рис. 2.8, а). Кроме того, с уменьшением будет увеличиваться глубина последовательной ООС, что способствует повышению стабильности. Чтобы выбрать сопротивление , найдем с учетом (2.22) и (2.23)

Значит, если

или

, (2.28)

то для повышения стабильности необходимо уменьшать и наоборот.

Пример 2.1

По известным параметрам транзистора КТ363Б: Ом, , , и заданным граничным значением температуры окружающей

среды , определены величины

=0,172В, =41,5мкА и Ом.

Таким образом, для большинства практических схем уменьшение R_б способствует улучшению их стабильности. Однако, уменьшение приводит к уменьшению входного сопротивления каскада и к возрастанию тока делителя, т.е. к ухудшению энергетических показателей каскада.

Данная схема обеспечивает работоспособность каскада в диапазоне температур 80…100С.