23. Дрейф нуля в усилительном каскаде

Дрейф нуля – самопроизвольное изменения выходного сигнала при U_ВХ=0. Причинами дрейфа могут служить: нестабильность источника питания, изменение температуры полупроводниковых приборов, старение элементов электрических схем.

Рассмотрим данную схему.

При увеличении ЭДС Е на базу транзистора поступает дополнительно положительное смещение, что вызывает увеличение базового тока, т.к. коэффициент усиления по напряжению в схеме с общим эммитером>1, изменение напряжения на коллекторе транзистора не сможет быть скомпенсировано напряжением R₃, R₄ в результате чего на выходе каскада возникает отрицательное смещение напряжения – сигнал дрейфа.

При увелечении температуры в транзисторе увеличивается коэффициент передачи тока β.

Рассмотрим другой случай. Допустим транзистор усилительного каскада в процессе работы нагрелся. Это привело к увеличению коэффициента усиления β. Т.к. транзистор будет усиливать полезный сигнал, то инапряжение смещения на выходе каскада так же появиться отрицательное смещение напряжения – сигнал дрейфа.

Эффективным способом борьбы с явлением дрейфа является использование усилительных каскадов, построенных по схеме уравновешенных мостов.

23. Ключевой режим работы транзистора

Основой схем импульсной и цифровой техники является транзисторный ключ, т.е. каскад на транзисторе, работающем в двух режимах: насыщенный (ключ открыт) и отсечки (ключ закрыт). Транзисторный ключ может быть построен по схемам с ОБ, ОЭ и ОК, однако, наибольшее распространение нашел ключ по схеме с ОЭ. Его схема с транзистором p-n-p-типа и выходные характеристики с линией нагрузки имеют вид:

Линия нагрузки аб описывается уравнением:  . А точки ее пересечения с ВАХ транзистора определяют напряжение на элементах и ток в выходной цепи.

Рассмотрим режим отсечки транзистора.

Это есть режим запертого состояния, осуществляется подачей на его вход напряжения «+» полярности (U_BX > 0. На рисунке а без скобок). При этом эмиттерный переход транзистора запирается и его I_Э  = 0, а через резисторы R_K и R_Бпротекает обратный тепловой ток коллекторного перехода I_K0. этому режиму на ВАХ соответствует точка M_З (рис. б). Значение тока I_K0 является параметром режима отсечки. Чем он меньше, тем лучше. Величину запирающего напряжения U_BX⁺ выбирают из условия, чтобы при протекании I_K0 через R_Б выполнялось соотношение:

   (1).

Рассмотрим режим насыщения транзистора (открытого состояния).

Он достигается подачей на вход транзистора напряжения противоположной полярности (U_BX < 0, на рис. а в скобках) и заданием определенной величины I_Б. Этому режиму на ВАХ соответствует точка М₀. при увеличении отпирающегоI_Б ( от нулевого значения) рабочая точка из положения М_З будет перемещаться вверх по линии нагрузки, I_К расти, а напряжение U_КЭ – уменьшаться. До некоторой величины (I_{Б нас}) будет сохраняться пропорциональная связь между I_К и I_Б :

 (2),

где   - статический или усредненный коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОЭ (а не дифференциальный  , характеризующий режим малого сигнала).

Полному открытию транзистора при i_Б = I_{Б нас} соответствует точка М₀ на ВАХ. При этом через него и через резистор R_К протекает ток:

 (3),

где U_{КЭ нас} падение напряжения на открытом и насыщенном транзисторе. Это напряжение в зависимости от типа транзистора лежит в пределах от 50млВ до 1В, поэтому можно считать, что:

      (4).

Отсюда I_Б, при котором транзистор полностью открыт и насыщен:

 (5).

При дальнейшем увеличении I_Б остаточное напряжение U_{КЭ нас} остается практически неизменным, т.к. все коллекторные характеристики при I_Б > I_{Б нас} проходят через точку М₀. Режим работы открытого транзистора при i_Б > I_{Б нас}называется насыщенным, а отношение S = I_Б / I_{Б нас} – коэффициентом насыщения транзистора. В режиме насыщения транзистор устойчив к воздействию входных помех и изменение коэффициента  , например, с температурой. Коэффициент насыщения в связи с этим выбирается в пределах от 1,5 до 3.