б =	Д
	Д	"	БЕР	(4)
Зазвичай струм дільника		Д ≈ (2 ÷ 5)		БР
		вибирають в границях:

При цьому підвищується стабільність режиму роботи схеми, так як зміни струму в колах емітера і колектора транзистора незначно випливають на величину напруги зміщення.

3. Температурна стабілізація режимів роботи підсилювачів

При зміні температури навколишнього середовища положення робочої точки змінюється. Так, при нагріванні транзистора робоча точка зміщується пок навантажувальній прямійКЕ, що приводить до збільшення колекторного струму і зменшенню напруги (див.рис.6). Це рівнозначно привідкриванню транзистора.

Рис.6. Температурний дрейф робочої точки

Для забезпечення температурної стабілізації положення робочої точки на характеристиках використовують різні способи термостабілізації режимів роботи транзисторних каскадів. Найбільш поширені із них приведені на рис.7.

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	151

Рис.7. Схема термостабілізації режиму транзисторного каскаду : а – з терморезистором; б – з діодом

В схемі на рис.7,а терморезистор з від’ємним ТКО ввімкнений в базове коло

транзистора паралельно до						резистора . При нагріванні опір терморезистора
							зменшення"	загального опору ввімкнених в пара-
зменшується, що приводить до							б
лель	резисторів			і . За рахунок цього напруга						буде зменшуватися, емітер-
		транзистора’			призакривається, і робоча точка збереже своє положен-
ний перехід			б						БЕ

ня на навантажувальній прямій.

На рис 7,б приведена схема термостабілізації режиму транзистора за допомогою напівпровідникового діода. В цій схемі діод ввімкнений в зворотному напрямі, а температурна характеристика зворотного струму діода VD1 повинна бути аналогічній температурній характеристиці зворотного струму колектора транзистора VT1. При підвищенні температури опір діода в зворотному ввімкненні буде зменшуватися за рахунок термогенерації носіїв заряду в напівпровіднику. Загаль-

ний опір ввімкнених паралельно	резистора				і діода VD1 буде зменшуватися, що
		,	транзистор"			при закриється і робоча точка
приведе до зменшення напруги	БЕ			б
збереже своє положення.

Недоліком схем з терморезистором і напівпровідниковим діодом являється те, що і терморезистор, і напівпровідниковий діод повинні підбиратися за своїми температурними властивостями для кожного конкретного транзистора. Тому найбільш поширеними є схеми температурної стабілізації з від’ємним зворотним зв’язком (В33) за постійним струмом і напругою (див.рис.8)

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	152

Рис.8. Схема термостабілізації робочої точки за допомогою від’ємного зворотного зв’язку

а – за постійною напругою; б – за постійним струмом.

Термостабілізація робочої точки за допомогою ВЗЗ за постійною напругою

(рис.8)

Цей вид термостабілізації використовується при живленні кола бази фіксова-

ним струмом бази. В цьому випадку резистор під’єднується до колектора тран-
КЕ =	Б +	БЕ		так як					запишемо:
зистора. Користуючись рівняннями Кірхгофа									Б
БЕ ↓=	КЕ ↓ −		Б			Б =
При підвищенні температури напруга									зменшується. Це зменшення напруги
через коло зворотного зв’язку							передається на базу транзистора. Напруга
								КЕ		БЕ
зменшується. Емітерний					перехід транзистора при закривається, і робоча точка
						( Б)

зберігає своє положення.

Термостабілізація робочої точки за допомогою ВЗЗ за постійним струмом

(рис.8,б)

Термостабілізація робочої точки за допомогою В33 за постійним струмом ви-

користовується при живленні бази за схемою з «фіксованою напругою бази».
Б =	БЕ +	Е =	БЕ +	Е ∙	Е
Згідно рівнянь Кірхгофа запишемо:		Е ↑
Звідки БЕ ↓=	Б − Е ∙		(5)

При зростанні температури транзистора збільшується його коефіцієнт передачі

Е	Е					БЕ
, що приводить до зростання колекторного струму					, а відповідно струму еміте-
ра . Падіння напруги		, а це виходячи з (5),	викликає зменшення				що приз-
				К

веде до зменшення струму бази, при закривання емітерного переходу, і робоча точка зберігає своє положення.

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	153

В більшості випадків резистор					шунтується конденсатором . Це роблять
для відводу змінної складової			струму емітера від резистора						(вимкнення ВЗЗ за
				Е					СЕ
	Н – нижняя границя			1/ СЕ Е			співвідношення:
вхідним сигналом ). Ємність конденсатора визначається із								Е
						, (6)
де		діапазону робочих частот підсилювального сигналу.

4. Графоаналітичний розрахунок підсилювального каскаду на БП транзисто-

рі

Основні параметри підсилювача можуть бути визначені одним із двох методів: графоаналітичним або аналітичним.

Графоаналітичний метод являється більш точним, так як він враховує нелінійні властивості транзистора. Крім того, графоаналітичний метод дозволяє зробити більш повний розрахунок: в ньому визначаються величини (рис.5), які зв’язані не тільки із змінними, але із постійними складовими струмів і напруг.

Розрахунок за постійним струмом дозволяє визначити елементи схеми, які забезпечують потрібний режим роботи транзистора, тобто необхідні початкові напруги на виводах транзистора, а розрахунок за змінним струмом – параметри каскаду як однієї з ланок передачі інформаційного сигналу(Rвх,Rвих,Ku,Ki, Kp).

Розрахунок каскаду виконується з використанням сім’ї статичних вихідних характеристик (Рис. 9а) і статичної вхідної (Рис. 9б) характеристики, знятої при Uke≠0. В сім’ї вихідних характеристик будуємо лінію навантаження за заданим або вибраним значенням напруги джерела живлення Eк і опору резистора в колекто-

рі Rк.

Графоаналітичний метод дозволяє розраховувати спільні струми і напруги у разі з’єднання лінйної і нелінійної схем. Лінійна схема у цьому випадку утворюється джерелом живлення і резистором Rк, нелінійна представлена безпосередньо транзистором. Для пошуку необхідних струмів і напруг за графоаналітичним методом необхідно побудувати ВАХ лінійної і нелінійної схем і відмітити точку їх перетину. Ці точки перетину визначають збіжні струми і напруги.

Для вихідного кола транзистора справедливе рівняння:

М). При

к = 0

к

=

ке

к

Побудова лінії навантоження

проводиться по точках її перетину з осями коор-

к =

ке +

ке к

му(точка

ке = 0

к =

к/ к

динат. При

отримуємо

, тобто відкладаємо по осі напруги(точка

отримуємо

і відкладаємо це значення по осі стру-

N). З’єднуючи ці точки отримуємо пряму лінію– лінію навантаження (рівняння (1) є рівнянням лінії навантаження). Потім на ній вибираємо робочий участок.

Наприклад, для отримання великої вихідної потужності слід вибрати робочий участок АБ. За проекціями робочого участку на осі координат визначаються подвійні амплітуди2 к і 2 першихк . гармонік змінних складових вихідного струму і вихідної напруги:

Після цього можна знайтиРВИХвихідну= 1/(2потужністьк 2 к ) :

(7)

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	154

На рис. 9а заштриховано так званий трикутник корисної потужності. Його гіпотенузою являється2 к робочий2 кучасток АБ, а катетами – відповідно подвійні амплітуди струму і напруги . Площа трикутника відповідає 4РВИХ.

Якщо опір джерела коливань Rг набагато більший за вхідний опір транзистора RВХ, то нелінійністю RВХ можна нехтувати, так як властивість вхідного кола визначається Rг. Якщо він являється лінійним, то при синусоїдній ЕРС джерела коливань струм iВХ теж буде синусоїдним. В цьому випадку робоча точка Р відповідає струмові IБР, який являється середнім по відношенню до струмів бази в точках А і Б.

Робоча точка Р визначає амплітуду першої гармоніки Iбm як половину різниці струмів бази в точках

А і Б, а також струм Iкр і напругу Uкep в режимі спокою (вхідний сигнал відсутній). За цими значеннями

можна знайти потужність Ркр, що виділяється в транзисторі в режимі спокою і яка не повинна перевищувати граничну потужність Ркmax, яка являється одним із параметрів транзистора:

Ркр=IкpUкp ≤ Ркmax

(8)

Якщо є сімейство вхідних характеристик транзистора, то можна побудувати вхідну робочу характеристику шляхом перенесення по точках в це сімейство вихідну робочу характеристику. Так як в довідниках приводяться вхідні характеристи-

ки лише для			=0В і для деякого		>0 і вони розміщені дуже близько один до
одного, то і	робоча характеристика має відрізнятися від них.
		ке		ке

Тому розрахунок вхідних струмів і напруг можна приблизно робити за вхідною

характеристикою для значення			=5В, взятої із довідника. На цю криву перено-
сять точки А1, Р,Б вихідної	робочої характеристики і отримується точки А ,Р’, Б
		ке	1	1

(Рис.9 б). Проекція робочого участку А1,Б1 на вісь напруг виражає подвійну амплі-

туду вхідної напруги

, а на вісь струмів – подвійний вхідний струм

.

Користуючись

графічними побудовами, приведеними на рис.9 можна визначи-

бе

б

ти наступні величини:

/

=

/ б

Вхідний опір:

бе

вх

вх

вх

(9)

Вхідну потужність

каскаду:

=

∙

б

Коефіцієнт підсиленнявх =

вх ∙

вх

=

бе

(10)

за напругою:

=

к

/

б

(11)

за струмом:

Коефіцієнт підсилення =

вих/

вх

(12)

підсилення за потужністю:

/ б

Коефіцієнт

=

вих/

вх

= к

(13)

від джерела живлення:

Потужність споживана=

∙

бер/( д +

бр)

(14)

′Б =

к −

(15)

Елементи схеми

напруги зміщення:

=

∙

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	155

, (16)

де - струм дільника; » (2÷5)

На рис.9б показано, що при робочій точці Р’ вхідний струм мало спотворений: дві його півхвилі мають однакові амплітуди. Вхідні напруги при цьому сильно спотворені(позитивна півхвиля значно менша за від’ємну). При цьому вихідний струм і вихідна напруга виходять мало спотворені. Такий результат отримують, коли джерело вхідного сигналу працює як генератор струму(при Rr>>Rвх) і задає на вхід транзистора синусоїдний струм. Якщо джерело сигналу працює як генератор напруги (при Rr <<Rвх) і задає на вхід синусоїдну напругу, то робоча точка буде знаходитись в положенні Р1’, а вхідним струм буде сильно спотворений. Відповідно будуть сильно спотворені вихідний струм і вихідна напруга.

а)

б)

Рис.9 Статичні характеристики транзистора: а-вихідна; б-вхідна.

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	156