Режимы работы транзистора в усилителе

Перед тем как подавать на вход усилителя на транзисторе сигнал, подлежащий усилению, необходимо обеспечить начальный режим работы (статический режим, режим по постоянному току, режим покоя). Начальный режим работы характеризуется постоянными токами электродов транзистора и напряжениями между этими электродами. Используют термин «начальный режим работы транзистора» и фактически равноценный ему термин «начальный режим работы усилителя». Для определенности обратимся к схеме с общим эмиттером и соответствующим выходным характеристикам транзистора. Тогда начальный режим работы характеризуется положением так называемой начальной рабочей точки (НРТ) с координатами (£/_кэн, 4н), где 1/_{кэ н} и /_кн- начальное напряжение между коллектором и эмиттером и начальный ток коллек­тора. Для стабильной работы усилителя стремятся не допускать изменения положения начальной рабочей точки. Для характеристики проблемы обеспечения начального режима традиционно и вполне оправданно рассматривают следующие три схемы:

• с фиксированным током базы;

• с коллекторной стабилизацией;

• с эмиттерной стабилизацией.

На практике первую из этих схем почти никогда не используют. Из остальных двух схем предпочтение часто отдают схеме с эмиттерной стабилизацией. Рассмотрим каждую из этих схем.

Схема с фиксированным током базы (рис. 2.14). На по­добных схемах источник напряжения Е_к обычно не изображают.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа к ■ Rk + "кэ —Е_к=0.

Схема с коллекторной стабилизацией(рис. 2.16). Эта схема обеспечивает лучшую стабильность начального ре-

жима. В схеме имеет место отрицательная обратная связь по напряжению (выход схемы — коллектор транзистора соединен со входом схемы — базой транзистора с помощью сопротивления R₆). Рассмотрим ее проявление на следующем примере. Пусть по каким-либо причинам (например, из-за повышения температуры) ток i_K начал увеличиваться. Это приведет к увеличению напряжения и^, уменьшению напряжения и_кэ и уменьшению тока i₆ ({^ =5—^2.), что будет препятствовать значительному увеличению тока i_K, т. е. будет осуществляться стабилизация тока коллектора.

Схема с эмиттерной стабилизацией(рис. 2.17). В зарубежной литературе такую схему называют схемой с Н-сме-

щением (конфигурация схемы соответствует букве Н). Основная идея, реализованная в схеме, состоит в том, чтобы зафиксировать ток i₃ и через это ток /_к (/_к = /_э). С указанной целью в цепь эмиттера включают резистор Л_э и создают на нем практически постоянное напряжение M_fo. При этом оказывается, что

В соответствии со вторым законом Кирхгофа

Для создания требуемого напряжения и_Яэ используют делитель напряжения на резисторах R\ и R₂. Сопротивления i?j и R₂ выбирают настолько малыми, что величина тока i₆ практически не влияет на величину напряжения Ujd. При этом

^UR> ~ ^UR2 — ^ибэ-

При воздействии дестабилизирующих факторов величина и_бэ изменяется мало, поэтому мало изменяется и величина u_R;). На практике обычно напряжение И/}_Э составляет небольшую долю напряжения Е_к.

Различают следующие режимы работы транзистора (классы работы): А, АВ, В, С и D.Рассматриваемые /?С-усилители обычно работают в режиме А. В режиме А ток коллектора всегда больше нуля (i_K > 0). При этом он увеличивается или уменьшается в зависимости от входного сигнала. В режиме В 1_КН= 0, поэтому ток коллектора может только увеличиваться. При синусоидальном входном сигнале в цепи коллектора протекают положительные полуволны тока. Режим АВ является промежуточным между режимами А и В. В режиме С на вход транзистора подается начальное запирающее напряжение, поэтому в цепи коллектора в каждый период входного сигнала ток протекает в течение времени меньшего, чем половина периода. Режимом D называют ключевой режим работы (транзистор находится или в режиме насыщения, или в режиме отсечки).