Вопросы для самопроверки

1. Какими параметрами характеризуется исходный режим работы тран-зистора?

2. Каким способом осуществляется исходный режим работы?

3. Какие дестабилизирующие факторы действуют при изменении темпе-ратуры окружающей среды?

4 Что такое коэффициент нестабильности?

5. Когда целесообразно применять коллекторную стабилизацию исходно-го режима?

6. В чём физический смысл эмиттерной стабилизации?

7. В каком направлении нужно изменять сопротивления делителя в цепи базы, чтобы уменьшить коэффициент нестабильности?

3.2.5. Каскады предварительного усиления

По разделу 3.2.5. предусмотрен тест № 5 текущего контроля, одно прак-тическое занятие № 3 и одна лабораторная работа № 2.

При изучении этого раздела студент овладевает методикой расчёта резис-тивного каскада с ОЭ, эмиттерного повторителя, основных схем коррекции час-тотной характеристики в области низких и высоких частот. Особое внимание уделяется физике процессов, происходящих в схемах транзисторных каскадов предварительного усиления.

3.2.5.1. Резистивный каскад оэ

Основным видом каскадов предварительного усиления являются резис-тивные каскады, так как они обеспечивают равномерное усиление в достаточно широкой полосе частот при крайней простоте схемы, а также малых габаритах и низкой стоимости её элементов. Отсутствие индуктивностей сводит к мини-муму паразитные взаимные влияния между каскадами, а также влияния внеш-них полей.

Наиболее часто применяются резистивные каскады ОЭ с эмиттерной стабилизацией (см. рис. 4.5), как обеспечивающие наибольшее усиление по мощности при достаточно высокой стабильности исходного режима. Кроме то-го, каскады ОЭ имеют относительно большое входное сопротивление, что по-зволяет в достаточной степени использовать усилительные свойства транзисто-ра предшествующего каскада без специальных мер согласования между каска-дами.

Выбор исходного режима

Естественно, что однотактный каскад предварительного усиления может работать только в режиме А. При этом должны быть приняты меры к воз-можному снижению величин E_к и I_к0. Степень допустимого снижения этих ве-личин оказывается тем большей, чем меньше напряжения, токи и мощности сигналов, усиливаемых каскадом. Помимо уменьшения потребляемой каскадом мощности, снижение Е_к позволяет получить требуемую степень подавления па-разитной обратной связи за счёт общего источника питания усилителя и необ-ходимое сглаживание пульсаций питающего напряжения при меньшей вели-чине ёмкости развязывающего фильтра, а снижение I_к0 уменьшает уровень соб-ственных шумов транзистора. Следует, однако, иметь в виду, что чрезмерное снижение Е_к и I_к0 может привести к уменьшению  и повышению влияния на-чального тока I_кн.

При значительных величинах усиливаемого сигнала необходимо учиты-вать, что в исходном режиме напряжение U_кэ0 и рассеиваемая транзистором мощность P₀ = U_кэ0I_к0  P_к не должны превышать допустимых для данного транзистора значений при максимальной температуре так же, как и макси-мальные мгновенные значения напряжения u_{кэ max} и i_{к max} – их допустимые вели-чины.

Ввиду наличия ёмкости С_с, связывающей рассматриваемый каскад с по-следующим по переменному току и изолирующей их по постоянному току (см. рис.4.5), нагрузкой каскада по постоянному току является резистор R_к.

При малом уровне сигналов (порядка нескольких милливольт) для опре-деления исходного режима необязательно прибегать к построению динамичес-ких характеристик и можно ограничиться приводимыми ниже приближёнными соотношениями.

Исходный ток коллектора рассчитываемого каскада

I_к0  (1,3…1,5) I_{вх сл} , (5.1)

где I_{вх сл} – амплитуда тока входной цепи следующего каскада. Выбор I_к0 с ука-занным в (5.1) превышением по отношению к I_{вх сл} объясняется тем, что: во-первых, амплитуда тока в выходной цепи рассчитываемого каскада I_к обычно в 1,2…1,3 раза больше I_{вх сл} за счёт токов через сопротивление R_к данного каскада и сопротивления плеч делителя смещения следующего каскада (R_{a сл} и R_{b сл}), ко-торые для переменного тока включены все параллельно входной цепи тран-зистора этого каскада; во-вторых, необходимо иметь некоторый дополнитель-ный запас по величине I_к0 во избежание нелинейных искажений или даже от-сечки тока при возможных превышениях уровня входного сигнала.

Исходное напряжение между коллектором и эмиттером

U_кэ0 = Е_к – I_к0(R_к + R_э). (5.2)

Здесь (5.3)

, (5.4)

причём Е_к – выбранное напряжение питания.

Обычно принимают U_кэ0 = (3…7) В. Напряжение смещения базы U_бэ0, не-обходимое для получения при номинальной температуре требуемого тока I_к0 при U_кэ0, соответствующем (5.2), определяется из статической входной характе-ристики для среднего значения напряжения U_кэ (см. рис. 4.4).

Сопротивления делителя смещения R_a и R_b, как параметры, обеспечиваю-щие при выбранных значениях Е_к, I_к0, R_к и R_э необходимую величину U_бэ0 и за-данный коэффициент нестабильности S, рассчитываются:

, (5.5)

, (5.6)

. (5.7)

Более подробно каскады предварительного усиления рассматриваются в [2], с. 96-109.