3.3. Коллекторная стабилизация

Практически широкое распространение получили схемы со стабилизацией положения точки покоя путем введения отрицательной обратной связи. Различают три схемы стабилизации:

• коллекторная,

• эмиттерная,

• комбинированная стабилизация.

Простейшей и наиболее экономичной является коллекторная стабилизация, в которой стабилизация положения точки покоя осуществляется с помощью параллельной ООС по напряжению, снимаемой с коллектора транзистора (рис. 3.3, а).

а)

б)

Рис. 3.3 — Каскады с коллекторной стабилизацией

Коллекторная стабилизация удовлетворительно действует лишь при большом падении напряжении по постоянной составляющей на коллекторной нагрузке R_к (порядка 0,5Е , где Е — напряжение питания схемы), не слишком больших разбросах статического коэффициента усиления тока h_2э (не более чем в 1,5…2 раза) и изменении температуры транзистора не более (20 … 30)С.

При включении транзистора по схеме с общим эмиттером коллекторная стабилизация уменьшает входное сопротивление каскада и его усиление из-за прохождения сигнала через R_б во входную цепь. Для устранения этого недостатка R_б делят на две части (R_б1 и R_б2) и заземляют среднюю точку цепи R_б1 , R_б2 по переменной составляющей (см. рис. 3.3, б).

3.4. Эмиттерная и комбинированная стабилизации

Более высокую стабильность точки покоя обеспечивает схема эмиттерной стабилизации (рис. 3.4), которая находит наиболее широкое применение. Эта схема может обеспечивать работоспособность каскада при изменении h_21э транзистора в 5…10 раз и изменении его температуры на 70…100С.

Стабилизация происходит за счет возникновения напряжения обратной связи на сопротивлении R_э. При этом напряжение между базой и эмиттером оказывается равным

U_бэ = U_R2 – U_Rэ = I_делR₂ – I_0эR_э .

Рис. 3.4 — Схема эмиттерной стабилизации

Если с увеличением температуры возрастает ток коллектора, то это приводит к увеличению тока эмиттера I_0э, а, следовательно, уменьшению напряжения смещения U_бэ. Уменьшение U_бэ противодействует увеличению тока коллектора. В результате устанавливается новое динамическое равновесие в схеме, при котором изменение тока коллектора оказывается меньше, чем в случае отсутствия резистора в эмиттерной цепи (R_э = 0).

Для устранения обратной связи в рабочей полосе частот по переменной составляющей, снижающей усиление каскада, резистор R_э обычно шунтируют конденсатором C_э большой емкости, практически «закорачивающим» R_э для частот напряжения сигнала.

Эмиттерная стабилизация хорошо действует как при большом, так и при малом падении напряжения на нагрузке R_к , а потому применима и для трансформаторных каскадов, где коллекторная стабилизация непригодна. Эффективность эмиттерной стабилизации увеличивается при увеличении сопротивления резистора R_э и уменьшении сопротивлений делителя R₁, R₂.

Схема комбинированной стабилизации (рис. 3.5) представляет собой комбинацию рассмотренных выше способов стабилизации. Она имеет место, например, при включении в каскад с эмиттерной стабилизацией резистора R_ф фильтра по цепи питания R_фС_ф и обеспечивает стабильность выходного тока даже немного большую, чем схема с эмиттерной стабилизацией.

В многокаскадных усилителях с непосредственной связью между каскадами стабилизация режима работы по постоянному току усилительного тракта в целом осуществляется за счет охвата этого тракта общей петлей отрицательной обратной связи по постоянной составляющей.

Рис. 3.5 — Схема комбинированной стабилизации