03-1-Одиночные каскады

1.

ОДИНОЧНЫЕ КАСКАДЫ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ТРАНЗИСТОРАХ
ВЫБОР РАБОЧЕЙ ТОЧКИ
Для любого режима работы усилительного каскада основным требованием является, чтобы напряжения,
токи и мощности, рассеиваемые на электронных приборах, не превышали предельно допустимых
значений:
u +I <I ;
u +u <u ;
I ·I <Р ,
о
m
max
о
m
max
о
где uо, Iо - напряжение и ток рабочей точки;
um, Im - максимальные (амплитудные) значения выходных
напряжения и тока;
umax, Imax, Рmax - предельно допустимые значения напряжения, тока и
мощности для данного активного прибора.
о
max
Так, для работы в режиме А необходимо, чтобы выполнялись неравенства:
uо > um ; Iо > Im.
Для работы каскада в режиме В рабочую точку выбирают из условия выполнения неравенств:
Im < Imax ;
um < umax/2 ;
Iо ≈ 0÷15% Im.

2.

Рисунок 1- Выбор рабочей точки на выходных характеристиках:
а - схема ОЭ;
в - выходные характеристики схемы ОЭ.

3.

Рисунок 1а - Выбор рабочей точки на выходных характеристиках:
б - схема ОИ;
г - выходные характеристики схемы ОИ.

4.

Для примера рассмотрим выбор рабочей точки в каскадах с общим эмиттером и общим истоком (рис.1 и 1а).
Для рассматриваемых каскадов при полностью закрытых транзисторах, когда их сопротивление стремится
к бесконечности:
Iк = 0 ;
uкэ = Ек ;
Iс = 0 ;
uси = -Ес .
При полностью открытых транзисторах, когда их сопротивление стремится к нулю:
uкэ = 0 ;
Iк = Ек / Rк;
uси = 0 ;
Ic = Еc / (Rc+ Rи).
tg α = Iк / Eк= -1 / Rк,
tg α = -1/( Rк ║ Rн) -для схемы ОЭ;
tg α = -1/( Rс ║ Rн) -для схемы ОИ.

5.

МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОЧЕГО РЕЖИМА И СТАБИЛЬНОСТЬ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ
Рисунок 2- Способы подачи смещения:
а, б - для схемы ОБ;
в, г - для схемы ОЭ;
д, е - для схемы ОК.

6.

Смещение от отдельного источника напряжения
Смещение можно подавать от отдельного источника питания (рис.2а), через гасящее сопротивление,
когда используется один источник, или через делитель напряжения (рис.2б).

7.

Смещение фиксированным током базы
Е к uоб
Rб
I об
где Ек - напряжение источника питания;
со
uоб, Iоб -напряжение и ток, соответствующие рабочей точке
стороны
входа
транзистора
(определяется
входным
характеристикам).
Поскольку uоб << Ек, то гасящее сопротивление:
Rб ≈ Ек / Iоб.
по

8.

Смещение фиксированным напряжением.
Метод подачи смещения от общего источника через делитель R1 и R2 (рис.2г, е) называют смещением
фиксированным напряжением.
В этой схеме делитель R1, R2 задает потенциал базы и тем самым достаточно жестко фиксирует
потенциал эмиттера, поскольку uэб ≈ 0.
В этих условиях ток Iоэ, а значит и Iок ≈ Iоэ·α не может сильно меняться.

9.

Термостабилизация
Рисунок 3-Термостабилизация рабочей точки:
а, в - в схеме ОЭ;
б, г - в схеме ОБ.

10.

Эффективность термостабилизации транзисторных
оценивать коэффициентом нестабильности S:
схем
принято
I ок
S
I к1 ,
где ΔIок - изменение коллекторного тока покоя исследуемой схемы
с учетом всех дестабилизирующих факторов;
ΔIк1 - изменение коллекторного тока покоя в схеме
с идеальной термостабилизацией (S=1).
Чем меньше S, тем устойчивее работает схема.
Можно показать, что при любом способе включения транзистора:
S
Rэ
,
1
Rэ Rб
где Rб = R1 ║ R2.
Из последней формулы видно:
- если Rэ→0 или Rб→∞, то S→β, т.е. стабильность схемы плохая;
- если Rэ→∞ или Rб→0, то S→α, т.е. стабильность схемы возрастает.

11.

Из этой же формулы можно установить связь между S и
R э / R б:
отношением
Rэ
S
Rб (S 1) S .
Если задаться одним из сопротивлений, то можно подсчитать второе
сопротивление при выбранном значении S.
Если β >> S, то формула упрощается:
Rэ
1
Rб S 1 .
uози ≈ Iос Rи
,