10.3. Методы обеспечения режима работы транзистора в каскадах усиления

Для нормальной работы любого усилительного каскада необходимо установить определенные токи и напряжения во входной и выходной цепях транзистора при отсутствии входного сигнала. Такой режим называют статическим режимом (режим по постоянному току, режим покоя). Значения постоянных составляющих токов и напряжений определяются источниками питания во входной и выходной цепях усилителя.

В практических схемах отдельный источник смещения во входной цепи используется редко, а вводятся дополнительные элементы смещения (обычно резисторы), на которые подается напряжение от источника смещения в выходной цепи. Рассмотрим основные способы обеспечения режима по постоянному току в схеме с ОЭ. Основным требованием при этом является обеспечение постоянства выбранного режима покоя при изменении температуры и замене транзистора.

10.3.1. Схема с фиксированным током базы

В схеме на рис. 10.8 режим по постоянному току задается с помощью резисторов R_б, R_к и источника питания. Смещение эмиттерного перехода осуществляется за счет протекания тока базы I_бо от источника питания U_ип через резистор R_б.

Уравнение Кирхгофа для входной цепи имеет вид:

.

При этом U_бэо  0,3…0,6 В (эмиттерный переход открыт). С учетом этого

, (10.11)

откуда следует, что начальный ток базы I_бо не зависит от параметров транзистора и определяется только внешними параметрами. Поэтому такой метод обеспечения режима работы транзистора по постоянному току называется смещением фиксированным током базы.

Н едостатками данной схемы являются:

1. Трудность обеспечения режима покоя в выходной цепи при установке транзисторов с допустимым промышленным разбросом параметра h_21э без изменения величины резистора R_б

. (10.12)

Ток I_бо не зависит от параметров транзистора, а точка покоя в выходной цепи (I_ко, U_кэо) может оказаться или в области насыщения или вблизи границы режима отсечки.

2. Не учитывается изменение обратного коллекторного тока транзистора I_кбо от температуры. Схема с фиксированным током базы может быть использована для работы в диапазоне изменения температур, не превышающем 10…20 С.

10.3.2. Схема с фиксированным напряжением база–эмиттер

В схеме на рис. 10.9 режим покоя обеспечивается фиксированным напряжением на базе U_бэо транзистора с помощью источника питания и делителя из резисторов R₁ и R₂.

Сопротивления резисторов R₁ и R₂ при заданном начальном токе базы I_бо, соответствующем напряжению U_бэо, определяют по формулам

,

,

где I_д – ток делителя, который выбирается из условия обеспечения необходимой стабильности режима работы . Напряжение не зависит от параметров транзистора. В связи с этим такой способ задания режима по постоянному току называют смещением фиксированным напряжением базы.

С увеличением температуры токи I_бэо и I_бо изменяются практически одинаково, что приводит к увеличению I_ко. Точка покоя перемещается в сторону режима насыщения. Для обеспечения температурной стабилизации усилительных каскадов используют обратные связи по постоянному току или постоянному напряжению, которые снижают действие дестабилизирующих температурных факторов.