ПЭ(Прикладная электроника) / Схема смещения с фиксированным током базы
.pdf
Схема смещения с фиксированным током базы
В простейшей схеме смещения применяется резистор смещения базы между базой и батареей базы Vсмещ. Использовать существующий источник Vпит, вместо нового источника
смещения, – очень удобно. Пример данной схемы смещения показан в каскаде аудиоусилителя в детекторном приемнике в разделе «Радиочастотные схемы» главы 9. Обратите внимание на резистор между базой и клеммой батареи. Подобная схема показана на рисунке ниже.
Напишите уравнение закона напряжений Кирхгофа для контура, включающего в себя батарею, RБ и падение напряжения VБЭ на переходе транзистора, на рисунке ниже. Обратите
внимание, что мы используем обозначение Vсмещ, хотя на самом деле это Vпит. Если коэффициент β велик, мы можем сделать приближение, что IК = IЭ. Для кремниевых
транзисторов VБЭ 0.7 В.
Схема смещения с фиксированным током базы Vсмещ−IБRБ−VБЭ=0
Vсмещ−VБЭ=IБRБ
IБ=Vсмещ−VБЭRБ
IЭ=(β+1)IБ≈βIБ
IЭ=Vсмещ−VБЭRБ/β
Коэффициент β малосигнальных транзисторов, как правило, лежит в диапазоне 100–300. Предположим у нас есть транзистор β=100, какое номинал резистора смещения базы потребуется, чтобы достичь тока эмиттера 1 мА?
Решение уравнения IЭ для определения RБ и подстановка значений β, Vсмещ, VБЭ и IЭ дадут результат 930 кОм. Ближайший стандартный номинал равен 910 кОм. β=100Vсмещ=10ВIК≈IЭ=1мА
RБ=Vсмещ−VБЭIЭ/β=10−0,71мА/100=930кОм
Чему будет равен ток эмиттера при резисторе 910 кОм? Что случится с током эмиттера, если мы заменим транзистор на случайный с β=300?
β=100Vсмещ=10ВRБ=910кОмVБЭ=0,7В
IЭ=Vсмещ−VБЭRБ/β=10−0,7910кОм/100=1,02мА
β=300
IЭ=10−0,7910кОм/300=3,07мА
При использовании резистора стандартного номинала 910 кОм ток эмиттера изменится незначительно. Однако при изменении β со 100 до 300 ток эмиттера утроится. Это неприемлемо для усилителя мощности, если мы ожидаем, что напряжение на коллекторе будет изменяться от почти Vпит до почти земли. Тем не менее, для сигналов низкого уровня
от микровольт до примерно вольта точка смещения может быть отцентрирована для β, равного квадратному корню из (100·300), что равно 173. Точка смещения будет по-прежнему дрейфовать в значительном диапазоне. Однако сигналы низкого уровня не будут обрезаны.
Схема смещения с фиксированным током базы по своей природе не походит для больших токов эмиттера, которые используются в усилителях мощности. Ток эмиттера в схеме смещения с фиксированным током базы не стабилен по температуре. Температурный уход – это результат большого тока эмиттера, который вызывает повышение температуры, которое вызывает увеличение тока эмиттера, что еще больше повысит температуру.
Схема смещения фиксированным напряжением базы (рис. а ) содержит делитель напряжения Rб1 - R б2, включенный параллельно источнику питания Ек. Нижнее плечо
делителя включено между базой и общим проводом.
Сопротивление делителя выбирается так, чтобы он потреблял ток (Iд) больший во много раз тока базы, при этом можно считать, что через Rб1 и Rб2 проходит одинаковый ток и справедлива пропорция:
Uбэо / Eк = Rб2 / Rб1 + Rб2, из которого Uбэо = Eк ٠Rб2 / Rб1+ Rб2 = const.
Это показывает, что напряжение смещения не зависит от тока коллектора и действительно является фиксированным. При этом ток коллектора не стабилизируется, а исходный режим с изменением температуры нарушается. Для обеспечения фиксированного напряжения Uбэо
сопротивление нижнего плеча делителя Rб2 должно быть много меньше входного
сопротивления транзистора, но это уменьшает общее входное сопротивление каскада, а это нежелательно. Чтобы избежать этого, иногда напряжение смещение во входную цепь подают последовательно с сигналом (рис 25б).
Рис. А, Б Схемы смещения фиксированным напряжением базы:
- с параллельной подачей на вход (а); - с последовательной подачей на вход (б)
Основным недостатком схем смещения фиксированным напряжением базы является отсутствие стабилизации исходного режима коллекторной цепи, а также включение низкоомного делителя Rб1 – Rб2 вызывает дополнительное потребление тока от источника
питания, следовательно, увеличивает потери мощности и снижает КПД.