.

Методы задания начального режима работы транзистора

При построении усилительных устройств наибольшее распространение получили каскады на биполярных и полевых транзисторах, использующие соответственно схемы включения транзистора с общим эмиттером и общим истоком. Схемы с общим коллектором и общим стоком используются в основном для усиления сигнала по току.         Перед тем, как подавать сигнал на вход транзисторного усилителя, необходимо обеспечить начальный режим работы (режим покоя). В схеме на рис. 7.3 этот режим задается с помощью дополнительного источника напряжения Е1. В реальных схемах для обеспечения начального режима используют резистивные делители.         Начальный режим работы характеризуется постоянными значениями токов и напряжений в транзисторе. Для схемы с общим эмиттером начальный режим работы характеризуется положением точки покоя – напряжениями база – эмиттер и коллектор – эмиттер, токами базы и эмиттера. Для стабильной работы усилителя стремятся не допускать изменения положения точки покоя. 
Рис.10.10. Частотная характеристика усилителя на основе ОУ К140УД7 при введении ООС
          Для задания точки покоя используют три схемы: с фиксированным током базы, с коллекторной и эмиттерной стабилизацией.
         Схема с фиксированным током базы представлена на рис.11.1. Начальный ток базы задается с помощью резистора RБ.
         В соответствии со вторым законом Кирхгофа IКRК + UКЭ – ЕПИТ = 0.                 Отсюда находим ток коллектора:  К = ЕПИТ/RК – UКЭ/RК,     что соответствует линейной зависимости вида у = ах + b.
Рис.11.1. Схема с фиксированным током базы 
         Это уравнение описывает так называемую линию нагрузки. Изобразим выходные характеристик транзистора и линию нагрузки (рис.11.2).         В соответствии со вторым законом Кирхгофа, IБRБ + UБЭ – ЕПИТ = 0.            Отсюда находим ток базы IБ: тIБ = ЕПИТ/RБ – UБЭ/RБ.            Так как обычно ЕПИТ>>UБЭ, опустим UБЭ, тогда IБ ≈ ЕПИТ/RБ.

Рис.11.2. Линия нагрузки транзистора 

          Таким образом, в рассматриваемой схеме ток IБ задается величинами ЕПИТ и RБ (ток фиксирован). При этом IК ≈ βIБ.         При заданном токе покоя IБ3 точка покоя ТП займет то положение, которое указано на рис.11.2. Следует отметь, что самое нижнее возможное положение ТП соответствует точке В (режим отсечки, IБ ≈ 0), а самое верхнее положение – точке А (режим насыщения, IБ≥IБ5).         Схему с фиксированным током базы используют достаточно редко, так как при изменении β (при смене транзистора или изменении температуры) будет изменяться ток коллектора и положение рабочей точки.         Схема с коллекторной стабилизацией (рис.11.3) обеспечивает лучшую стабильность начального режима. 
Рис.11.3. Схема с коллекторной стабилизацией        
   В схеме имеет место отрицательная обратная связь по напряжению (выход схемы – коллектор транзистора соединен со входом схемы – базой транзистора с помощью сопротивления RБ). Рассмотрим ее проявление на следующем примере. Пусть по каким либо причинам (например, при изменении температуры) ток IК начал увеличиваться. Это приведет к увеличению падения напряжения на коллекторном сопротивлении URк и куменьшению напряжения UКЭи уменьшению тока IБ (IБ ≈ UКЭ/RБ), что вызовет подзапирание транзистора и будет препятствовать значительному увеличению тока IК, т.е. будет осуществляться стабилизация тока коллектора.         Схема с эмиттерной стабилизацией представлена на рис. 11.4.

Рис.11.4. Схема с эмиттерной стабилизацией 
         Основная идея, реализованная в схеме, состоит в том, чтобы зафиксировать ток IЭ и, соответственно, ток коллектора (IK≈IЭ). Для этого в цепь эмиттера включают резистор RЭ и создают на нем практически постоянное напряжение URэ. При этом оказывается, что IЭ = URэ / RЭ = const.     
         Для создания требуемого напряжения используют делитель напряжения на резисторах R1 и R2. Сопротивления R1 и R2выбирают таким образом, чтобы величина тока IБ практически не влияла на величину напряжения UR2. При этом UR2 = ЕКR2 / (R1 + R2).         В соответствии со вторым законом Кирхгофа  URЭ = UR2 – UБЭ.           При воздействии дестабилизирующих факторов величина UБЭ изменяется мало, поэтому мало изменяется и величина URЭ. На практике обычно напряжение URЭ составляет небольшую долю напряжения ЕПИТ.
В этой схеме реализована обратная связь по току, подробнее она будет рассмотрена позже.