Стабилизация режима работы

Необходимость стабилизации режима работы следует из того, что проводимость полупроводника, а значит и токи в транзисторе заметно зависят от температуры, освещенности, давления, соответственно изменяется положение рабочей точки, т. е. режима работы.

Стабилизация режима работы сводится к стабилизации токов транзистора, например тока эмиттера.

Схема усилителя на БТ с эмиттерной температурной стабилизацией –

(схема № 3).

Рис.15

I_эА

i_э

I_д

Роль R_э:

При U_вх = 0 в R_э проходит I_эА (постоянная составляющая тока эмиттера).

Из схемы следует:

I_д·R₂ = U_бэА + I_эA·R_э при параллельном соединении R₂ и R_э,БЭ

U_бэA = I_д·R₂ – I_эA·R_э (1)

Пример:

С ростом температуры I_эA увеличивается.

Из (1) следует, что U_бэA уменьшается – из основного свойства транзистора следует, что I_э не может расти, значит R_э исключает любое изменение I_э.

Роль Cэ

С_э обеспечивает прохождение i_э (переменная составляющая тока эмиттера) минуя Rэ, если Х_Сэ << R_э. Х_Сэ=1/(2πfC_э) – емкостное сопротивление.

Поэтому i_э (входной сигнал) заметно усиливается.

9 Тема 5.4 Обратная связь в усилителях

1. Обратная связь. Виды и параметры.

2. Влияние обратной связи на параметры усилителя.

1. Обратная связь (ОС) – это дополнительная цепь, через которую часть энергии с выхода усилителя поступает на его вход.

Виды ОС:

1. По элементам образующим ОС:

   1. 1.1 Внешняя ОС – создается дополнительными элементами;

   2. 1.2 Внутренняя ОС – образуется в элементах (основных)

Например С_к (емкость коллекторного перехода соединяет коллектор с базой)

2. По виду элементов ОС:

   1. 2.1 Пассивная ОС – образуется R, L, C

   2. 2.2 Активная ОС – создается или транзисторами или операционными усилителями.

3. По способу получения напряжения ОС - U_ос:

   1. 3.1 ОС по напряжению: признак U_ос ~ U_вых

Рис.22

β

2. 3.2 ОС по току: признак U_ос ~ I_н

Рис.23

β

Правило: если мысленно отключить нагрузку и U_ос = 0, то это ОС по току.

4. По способу подачи U_ос на вход:

   1. 4.1 Параллельная обратная связь (см.пример 3.1)

   2. 4.2 Последовательная ОС (см.пример 3.2)

5. По соотношению фаз U_ос и U_вх:

   1. 5.1 Положительная ОС – признак: U_ос совпадает по фазе с U_вх и увеличивает его, следовательно, Ku↑.

   2. 5.2 Отрицательная ОС – признак U_ос противоположно по фазе U_вх и уменьшает его, следовательно, Ku↓

Основной параметр цепи ОС

Коэффициент передачи напряжения ОС. [β]

β = U_ос / U_вых (1)

β показывает какую часть U_ос составляет от U_вых

2. Влияние ОС на параметры усилителя.

Получим формулу Ku с учетом ОС:

K_{U OC} = U_вых / (U_вх ± U_ос) (2)

Из (1) и (2) следует что K_{U OC} =(U_вых / (U_вх ± β·U_вых)) умножим на (1/U_вх)

K_{U OC} =K_U/(1± β·K_U) (3)

Для ПОС (положительная обратная связь) в формуле (3) оставляем «–», т.к. ПОС увеличивает Кu.

K_{U ПOC} = K_U/(1–β·K_U), следовательно если β·K_U→к 1, то K_{U ПOC}→ ∞, это значит что любое случайное колебание на входе заметно усиливается и через ПОС поступает снова на вход, что многократно повторяется - это самовозбуждение усилителя, поэтому ПОС в усилителях не применяется.

ПОС применяется в автогенераторах.

Автогенератор – это хороший усилитель + ПОС с частотно зависимыми элементами.

Для ООС (отрицательная обратная связь) в формуле (3) оставляем знак «+», т.к. ООС уменьшает коэффициент усиления.

K_{U OC} =K_U/(1+β·K_U), если β·K_U >> 1, то K_{U OC} ≈ K_U/β·K_U ≈ 1/β.

Следовательно основной параметр схемы K_{U OC} определяют элементы звена обратной связи, значит стабильность работы усилителя схемы определяет эти элементы.