Материал: Физические основы и схемотехника электронных устройств автоматики. Гиоргадзе А.L., Кириллов Ю.В

постоянство режима при изменении температуры или смене транзистора. Однако надо иметь в виду, что эти схемы стабилизируют лишь положение рабочей точки, но не устраняют влияние температуры на свойства транзистора и происходящие в нем процессы. Поэтому изменение температуры все же вызывает изменение параметров транзисторов. Таким образом, стабилизация режима лишь частично устраняет влияние температуры.

На рис. 2.45 показаны наиболее распространенные простейшие схемы стабилизации режима каскада ОЭ, который наиболее подвержен влиянию температуры. В так называемой схеме коллекторной стабилизации резистор R, служащий для установки необходимого смещения на базе, подключен не к источнику Е2, как в схеме на рис. (2.44а), а к коллектору рис. (2.45а).

Рис. 2.45

Если от нагрева или смены транзистора ток iк возрастет, то увеличится падение напряжения на Rн, а напряжение Uк-э соответственно уменьшится. Но тогда уменьшится и напряжение Uб-э, что приведет к уменьшению тока iк. Таким образом, одновременно происходят противоположные изменения этого тока и в результате он остается почти постоянным.

Рассмотренная схема наиболее проста и экономична, но дает хорошую стабилизацию лишь в том случае, если на резисторе нагрузки падает не менее половины напряжения источника E2. Кроме того, в данной схеме несколько снижается усиление, так как часть усиленного напряжения передается через резистор R обратно на вход транзистора с фазой, противоположной фазе усиливаемого напряжения, т.е. получается отрицательная обратная связь.

158

Более сложна и менее экономична схема эмиттерной стабилизации по рис. (2.45б). Она требует источника Е2 с несколько более высоким напряжением, но по стабилизирующим свойствам значительно превосходит предыдущую схему. Здесь резисторы R1 и R2 образуют делитель для получения напряжения смещения на базе, а резистор R, в проводе эмиттера является стабилизирующим. Падение напряжения на этом резисторе Uэ=Iэ0Rэ действует навстречу напряжению U2=IдR2. Поэтому напряжение смещения базы Uб- э0=U2-Uэ. Резистор R, создает отрицательную обратную связь по постоянному току. Если под влиянием температуры токи в транзисторе начнут возрастать, то от повышения тока Iэ0 увеличится напряжение Uэ и соответственно уменьшится напряжение смещения на базе Uб-э0, а это вызовет уменьшение токов. В результате такого изменения одновременно в противоположные стороны токи почти постоянны и режим получается более стабильным.

Для того, чтобы резистор R, не создавал отрицательной обратной связи по переменному току, он зашунтирован конденсатором Cэ достаточно большой емкости. Его сопротивление для самой низкой частоты должно быть во много раз меньше Rэ. Обычно конденсатор Сэ электролитический емкостью в десятки микрофарад (в каскадах усиления низкой частоты). Эмиттерная стабилизация работает хорошо, независимо от сопротивления нагрузки Rн, причем тем лучше, чем больше ток делителя Iд и сопротивление резистора Rэ. Но так как напряжение Uэ является частью Е2, то чрезмерное увеличение Rэ приводит к необходимости значительного повышения Е2, что невыгодно. Пренебрегая напряжением Uб-э0 по сравнению с другими напряжениями, расчет сопротивлений резисторов для схемы эмиттерной стабилизации делают по следующим приближенным формулам:

R1 (E2-Uэ) (Iб0+Iд); R2 Uэ Iд; Rэ=Uэ Iэ0.

При этом значение Uэ выбирается с учетом возможного повышения Е2, а ток делителя Iд обычно составляет (3 5) Iб0. Обе схемы стабилизации можно применить вместе (рис. 2.46), и тогда стабилизация будет еще лучше.

Во многих случаях стабилизация необязательна, так как не требуется высокая стабильность усиления.

159

На рис. (2.47а) показано питание от одного источника транзистора, включенного по схеме ОБ с подачей смещения на базу через поглотительный резистор R.

Составляя уравнение по второму закону Кирхгофа для цепи постоянного тока базы, получим

Е2=Iб0R+Uэ-б0+Iэ0RИК.

где RИК - сопротивление источника колебаний постоянному току. Из этого уравнения следует

R=(E2–Uэ-б0–Iэ0RИК) Iб0.

В этой схеме конденсатор Ср служит для передачи напряжения источника ИК на вход транзистора. Сопротивление этого конденсатора должно быть достаточно малым, чтобы на нем практически не было потери переменного напряжения.

Схема ОБ с подачей смещения на базу через делитель дана на рис. 2.47б. В ней сопротивление резисторов делителя рассчитывается по формулам

R1=(Iэ0RИК+Uб-э0) Iд и R2=(E2–IдR1) (Iд+Iб0).

160

Рис. 2.49

Усилительные каскады с транзисторами могут иметь в выходной цепи нагрузку различного вида. Если нагрузкой служит резистор, как это было показано на предыдущих схемах, то каскад называется резистивным. На низких частотах применяют также трансформаторные каскады рис. 2.49, у которых в выходную цепь включен в трансформатор, нагруженный вторичной обмоткой на вход следующего каскада или на какой-либо потребитель мощности усиленных колебаний, например громкоговоритель (рис. 2.49а). Трансформаторные каскады применяют и на высоких частотах, при этом часто нагрузкой служит резонансный колебательный контур, настроенный на рабочую частоту (рис. 2.49б). От этого контура усиленные колебания передаются далее, например на следующий каскад. Нередко в каскадах усиления высокой частоты роль источника колебаний выполняет резонансный контур во входной цепи.

В приведенных и следующих схемах смещение на базу подается от источника Е2 через резистор R, а конденсатор Ср является разделительным.

Источник усиливаемых колебаний иногда включается на вход транзистора не через конденсатор, а через входной трансформатор (рис. 2.50а). В этой схеме конденсатор Ср служит для того, чтобы переменное напряжение подавалось на вход транзистора без потерь на резисторе R.

Важным является использование транзисторов для генерации колебаний. Пример простейшей схемы транзисторного генератора с индуктивной обратной связью приведен на (рис. 2.50б).

162