Цепи смещения

Цепи смещения – цепи задания рабочего режима усилительного каскада.

Из передаточной характеристики на рис.2.1. I_к=f(U_бэ) видно, что обеспечить режимный ток транзистора I_к⁰=1мА можно лишь при условии точного задания напряжения U_бэ⁰=U=0,6В.

Небольшое отклонения напряжения ∆U_бэ от напряжения U_бэ⁰ приводят к значительному изменению величины режимного тока Iк⁰.

рис.2.1. передаточная характеристика I_к=f(U_бэ)

В схеме на рис.2.3 R_к=5кОм и E_п⁺=+10В, напряжение покоя U_к⁰=E_п⁺-I_к0∙R_к=10В-1,0мА∙5кОм=5В.

Если напряжение на базе увеличится на 20мВ и составит 620мВ, то коллекторный ток увеличится на 1мА и будет равным 2мА, тогда U_к⁰=E_п-I_к⁰=10В-2мА∙5кОм=0В, т.е. транзистор переходит в режим насыщения и теряет усилительные свойства. Цепь смещения базового напряжения показана на рис.2.2.

Напряжение U_б⁰ определяется как

U_б⁰=U*=E_п∙ (2.1)

рис.2.2. цепь смещения базового напряжения

Изменения U_б⁰, связанные с разбросом величин R₁,R₂; температурной зависимости U_б(T) и β(T), приводят к изменению (нестабильности) режимного тока I_к⁰, что недопустимо. По существу эта схема является переключателем тока. Основным ее преимуществом является возможность получения максимального усиления по переменному сигналу K^/_U=-S'·R_к. Поэтому на первый взгляд представляется целесообразным устанавливать режимный ток с помощью базового тока I_б⁰, поскольку биполярный транзистор - это прибор, управляемый током. На рис.2.3. представлена простейшая схема задания базового тока I_б⁰ .

рис.2.3. схема задания базового тока I_б⁰

Режимный ток I_к⁰ определяется из выражения

I_к⁰=В·I_б⁰ (2.2)

Пример.

Если I_б0=10мкА, В=100, I_к=10мкА·100=1мА, тогда величина R_б= .

С учетом абсолютного разброса R_б= ±20% и может случится так, что ток I_к⁰ станет равным 2мА, тогда U_к⁰=E_п-I_к⁰·R_к=10В-10В=0, т.е. транзистор находится в режиме насыщения.

Поэтому выражение можно использовать, если транзистор при любых условиях работает в активной области. С другой стороны рассмотренная схема опять является переключателем тока, т.е. ток I_к⁰ является нестабильным.

Для повышения стабильности режимного тока I_к0 необходимо включить резистор R_э в эмиттерную цепь, т.к. в этом случае транзистор является источником тока, т.е. работает в активной области (конечно если I_к0<I_кmax= ). Поэтому напряжение

U_э⁰=U_б⁰-U*. (2.3)

Пример.

Если Uб⁰=1,6В, U*=0,6В, Rэ=1кОм, то I_к⁰=I_э⁰=

Изменения напряжения на базе на величину +20мВ увеличивает ток I_к⁰ всего на ∆U_э/R_э=20мВ/1кОм=20мкА.

Выбор R_э определяется желательной стабильностью рабочей точки А (I_к⁰ и U_к⁰) транзистора при изменениях температуры, разброса номиналов и других факторов. Сопротивление R_э обычно выбирают из условия Rэ>>rэ+Rг/(β+1)