Графическая интерпретация процесса усиления сигнала транзисторной схемой с общим эмиттером

Процесс усиления может быть получен в простейшей схеме резистивного усилителя:

Взаимосвязь электрических величин в усилителе может быть отражена:

Следует обратить внимание на то, что входное и выходное напряжения сдвинуты на 180˚, т.е. находятся в противофазе. Для получения наименьших искажений выходного сигнала рабочую точку Р следует располагать в середине отрезка АВ нагрузочной прямой, построенной в семействе выходных ВАХ транзистора.

Из схемы усилителя видно, что положение рабочей точки Р соответствует току смещения в цепи базы IБр. Для обеспечения этого режима необходимо задать требуемую величину тока смещения от источника Ек с помощью резистора RБ.

Учитывая, что Ек>>UБэр, а также, что , получим:

Следовательно,

; где и – постоянные составляющие тока базы и коллектора в выбранных рабочих точках Р’ и Р, соответственно. Такая схема смещения получила название схемы с фиксированным базовым током.

Однако такая схема обладает низкой стабильностью при изменении температуры транзистора и изменениях тока эмиттера и коллектора.

Более эффективной является схема с фиксированным напряжением смещения на базе.

RБ’ и RБ’’ – делитель напряжения.

Ток делителя Iд обычно выбирается в пределах:

- это повышает стабильность Р’ при изменениях Iб. Из схемы видно, что Rб’ Rб’’ включены параллельно (Rисточника питания мало).

А поэтому необходимо выполнение условия:

Для обеспечения стабильной работы усилителя в широком диапазоне температур необходимо принимать меры по стабилизации положения рабочей точки на ВАХ транзистора. Для этого могут быть предложены различные способы термостабилизации режима работы транзисторных каскадов:

Компенсация терморезистором Rt с Стабилизация диодом

температурным коэффициентом [Iобрд(t)≈Iкот(t)]

сопротивления

 

При компенсации Rt: с повышением температуры уменьшается и должен увеличиваться IБт, т.к.:
, но с повышением температуры уменьшается Rt, что увеличивает шунтирующее действие Rt перехода база-эмиттер, тогда, при Ек>>Uбэт, имеем:

Для обеспечения стабильности Iбт необходимо выполнение условия

при изменении .

При термокомпенсации диодом, необходимо обеспечить идентичность температурных зависимостей обратного тока диода и обратного тока коллектора транзистора Т.

Полная компенсация будет обеспечиваться при выполнении условия:

∆Iк0т = ∆Iобр.д, где – изменение обратного тока коллектора Т;

∆Iобр.д – изменение обратного тока Д.

Эффективность стабилизации рассмотренных схем недостаточно высока, особенно в случаях, когда происходит изменение коэффициента усиления транзисторов, например, за счет температуры или при смене транзисторов.

В этом случае целесообразно применять более эффективные схемы стабилизации режимов работы по постоянному току транзисторных каскадов.

Наибольшее распространение получили схемы коллекторной и эмиттерной стабилизации.