2. Задання струму бази за допомогою дільника напруги. Npn-транзистор.

Рис. 5.2

Схема задання струму бази NPN транзистора за допомогою дільника напруги в каскаді з загальним емітером представлена на рис. 5.2. Аналогічно пункту 1, розглянемо режими насичення, підсилення і відсічки. Струм колектора в режимі насичення описується наступним виразом:

I_КН ≈ E_К / (R_К + R_Е)

Незалежно від опору резисторів R₁ і R₂ дільника напруги струм насичення бази визначається з виразу: I_БН = I_КН / β_DC, а напруга U_Б на базі дорівнює: U_Б = E_К  (R_Е / (R_Е + R_К)) + U_БЕ0

Ця ж напруга задається дільником напруги. Знаючи Е_к і U_Б, можна визначити відношення опорів плечей дільника: R1 / R2 = (E_K – U_Б) / U_Б

Сумарний опір дільника зазвичай вибирається так, щоб струм, що протікає через нього був приблизно в 10 разів менший за струм колектора. Склавши систему рівнянь і розв’язавши її, можна знайти опори R1 і R₂ плечей дільника, що забезпечують струм бази, необхідний для переводу транзистора в режим насичення. Аналогічним чином каскад розраховується й у підсилювальному режимі, але з врахуванням наступних виразів.

Струм колектора в підсилювальному режимі описується рівнянням навантажувальної прямої:

I_К = (E_К – U_КЕ – U_Е) / R_К

де U_Е =I_Е  R_Е, I_Е - струм емітера.

Струм бази визначається з виразу: I_Б = I_К / β_DC

Струм колектора пов'язаний зі струмом емітера наступним виразом: I_К =І_Е - І_Б.

Напруга на базі транзистора дорівнює: U_Б = I_Е * R_Е + U_БЕ0

Далі розраховуються опори R₁ і R₂ дільника напруги. Сумарний опір дільника повинен забезпечувати більший у порівнянні зі струмом бази струм дільника (зазвичай струм дільника беруть у 10 разів менший, ніж струму колектора).

Робоча точка визначається перетином навантажувальної прямої і вихідної характеристики транзистора. При відомих значеннях опорів R₁ і R₂ струм бази транзистора дорівнює:

I_Б = (U_Б – U_БЕ0) / R_ЕКВ,

де U_Б - напруга на базі транзистора. Якщо βR_Е >> R2, то:

U_Б = E_К  (R2 / (R1 + R2)), R_ЕКВ = (R1  R2) / (R1 + R2)

Струм емітера визначається за спаданням напруги на опорі R_Е у ланцюзі емітера й обчислюється як різниця потенціалів U_Б і U_БЭ0: I_Е = (U_Б – U_БЕ0) / R_Е

Значення напруги колектор-емітер U_КЕ обчислюється за законом Кірхгофа:

U_КЕ = E_К – I_К  R_К – I_Е  R_Е

Коефіцієнт нестабільності струму колектора (S) через вплив теплових струмів у схемі за умови, що U_Е >U_БЕ0, визначається як:

S = dI_К / dI_КБ0 = (1 + β_DC) / (1 + β_DC  R_Е / (R_Е + R_Б)) ≈ 1 + (R_Б / R_Е) ,

де R_Б = (R1  R2) / (R1 + R2)

Як випливає з цього виразу, при даному способі задання струму бази коефіцієнт нестабільності визначається елементами схеми і практично не залежить від характеристик транзистора, що поліпшує стабільність робочої точки.

PNP-транзистор.

Рис. 5.3

Схема задання струму бази за допомогою дільника напруги в каскаді з загальним емітером на PNP-транзисторі представлена нa puc.5.3. Для даної схеми справедливі вирази, приведені в попередньому пункті для схеми з NPN-транзистором, з наступною поправкою: полярність напруг і напрямку струмів потрібно поміняти на зворотні.