2.2 Цепи смещения простейших усилителей

Схема смещения с делителем напряжения в цепи базы.

Эта схема смещения приведена на рис.2.4.

рис.2.4. схема смещения с делителем напряжения в цепи базы

Обязательным условием, обеспечивающим приемлемую стабильность рабочего тока является наличие в цепи эмиттера резистора R_э. Ниже показывается, что включение резистора R_э , создает отрицательную обратную связь, стабилизирующую эмиттерный , а, следовательно, и коллекторный ток усилительного каскада. Эффект стабилизации режимного тока I_к0 можно пояснить из рассмотрения входной ВАХ транзистора (рис.2.5.)

рис.2.5. входной ВАХ транзистора

Из рисунка видно, что крутизна (наклон) ВАХ уменьшается S= , а, ледовательно, уменьшается усиление напряжения по постоянному току. Если привести все дестабилизирующие факторы в виде напряжения по входу (U_б⁰), то это напряжение будет усиливаться на выходе в раз. При отсутствии цепи ОС (т.е. R_э=0) напряжение ∆U_б усиливалось бы в R_к/r_э раз. Таким образом, стабилизация режимного тока I_к⁰ с помощью R_э приводит к нежелательному ослаблению полезного эффекта каскада – уменьшению его коэффициента усиления Ku.

Расчет каскада по постоянному току.

1. Определяется напряжение U_б⁰=E_п (2.4)

2. Находится ток I_э⁰≈I_к⁰=U_э⁰/R_э= (2.5)

(Отметим, что напряжение на эмиттерном переходе определяется через напряжение на базе, а не наоборот)

3. Определяется напряжение покоя U_к⁰. Ток делителя в базовой цепи выбирается из условия I_д⁰≥(5÷10)I_б⁰

4. Определяется ток I_б⁰=I_к⁰/B (2.6)

На основании теоремы Тевенина (теорема об эквивалентном генераторе) напряжение в цепи базы (рис.2.6.) можно представить в виде источника напряжения с внутренним сопротивлением R_б=R₁║R₂.

Рис.2.6. цепь базы

Тогда выбор номинала резистора R_э осуществляется с помощью условия стабильности режимного тока R_э»R_б/В.

На практике напряжение U_э⁰ выбирают равным 0,1·Е_п⁺, а R_э≈R_к/5. Следует помнить, что напряжение U_кэ⁰>0, иначе транзистор войдет в режим насыщения.

Эмиттерное смещение.

рис.2.7. схема с эмиттерным смещением

На рис.2.7. показана схема с эмиттерным смещением, осуществленным с помощью второго источника питания (для npn-транзисторов второй источник имеет отрицательную полярность) и сопротивления R_э. Если сопротивление R_г мало, то напряжение U_б⁰=0. Согласно рис.2.7. напряжение на эмиттере ниже напряжения базы на величину U*, поэтому ток эмиттера равен

Iэ⁰≈ . (2.7)

Поскольку B не входит в формулу, рабочая точка фиксирована. Однако если R_б велико, то влияние B учитывается

Iэ⁰= . (2.8)

Ток I_к⁰, напряжение U_к⁰ определяется известным соотношением

U_к⁰=E_п⁺-I_к⁰_·R_к. (2.9)

Эффект стабилизации тока такой же как в схеме смещения с делителем напряжения с резистором.

Ее основное преимущество – это возможность подключения источника непосредственно (без разделительного конденсатора C1) к базе транзистора T1 (рис.2.7.).