Меню

Статический режим транзисторных усилительных каскадов

Активный компонент усилителя (транзистор, операционный усилитель, электронная лампа) для выполнения той или иной функции должен иметь вполне определённые координаты статического режима: напряжения на электродах, токи через выводы. Здесь мы будем анализировать работу активных компонентов только в линейном режиме. Координаты статического режима будут задаваться с помощью резисторов, стабилитронов, диодов, источников ЭДС или тока, подключаемых к выводам активных компонентов; эти элементы будем называть цепями смещения.

Параметры элементов цепей смещения должны быть определены на основе расчёта, который выполняется, как правило, на основе решения системы уравнений, составленной на основе первого и второго правил Кирхгофа.

Так, для схемы, приведённой на рисунке 1, справедлива следующая система уравнений:

где UБ – потенциал базы транзистора; IK, IЭ – токи коллектора и эмиттера транзистора соответственно; UКБ, UБЭ – разность потенциалов между соответствующими электродами.

Рис. 1. Схема установления статического режима биполярного транзистора

Второе уравнение системы (1) можно упростить, если выполняется условие: IБ << UБ /RБ2,

которое, по сути, означает, что ток базы пренебрежимо мал по сравнению с током делителя RБ1, RБ2; поэтому первым слагаемым в правой части второго уравнения системы (1) можно пренебречь.

Для современных кремниевых транзисторов малой и средней мощности можно считать, что в активном режиме UБЭ » 0,6¸0,7 В, а остальные параметры – любой ток или напряжение, сопротивления резисторов – могут быть неизвестными. На практике чаще всего встречаются три основных ситуации.

1. Полностью отсутствует или имеется минимальная исходная информация о координатах статического режима транзистора. Требуется осуществить параметрический синтез схемы – рассчитать параметры цепи смещения. Поскольку в этом случае система уравнений (1) содержит только неизвестные величины, допустимо множество её решений. В этом случае необходимо задаться некоторыми параметрами элементов цепи смещения и, руководствуясь инженерными соображениями, выбрать разумные координаты статического режима транзистора.

Во-первых, определяют положение рабочей точки (РТ) на входной и выходной характеристиках транзистора (рис. 2). Необходимо, чтобы РТ (рис. 2а) лежала ниже кривой I =f(PК.МАКС ) – так называемой кривой равной мощности; таким образом гарантируется отсутствие превышения предельных эксплуатационных параметров транзистора. Для этого необходимо провести нагрузочную прямую, пересекающую оси координат в точках ЕП и ЕП/RК так, чтобы она полностью лежала ниже кривой равной мощности, и на ней выбрать положение РТ. По сути, нагрузочная прямая показывает возможные координаты рабочей точки при выбранном резисторе RК и напряжении ЕП при изменении сопротивления промежутка коллектор-эмиттер транзистора от нуля до бесконечности, то есть от режима насыщения до режима отсечки.

Во-вторых, для маломощных транзисторов рекомендуется устанавливать типовые значения параметров токов и напряжений, входящих в систему (1.1): IК » 1 мА; напряжение питания ЕП – из стандартного ряда – 3; 4,5; 5; 6,3; 9; 15 [B] и т.д. Напряжение коллектор-эмиттер можно выбирать из условия:

UКЭ » (EП – IЭ RЭ ) /2.

Рис. 2. Выходные а) и входная б) характеристики биполярного транзистора

В этом случае можно обеспечить максимально возможную неискажённую амплитуду сигнала на выходе усилителя в схеме с общим эмиттером или с общей базой. Если предполагается, что амплитуда сигнала на выходе усилителя будет мала (несколько десятков – сотен милливольт), статическое напряжение коллектор-эмиттер должно выбираться из условия обеспечения активного режима работы транзистора (переход коллектор-база смещён в обратном направлении).

2. Существует некоторая исходная информация: часть координат статического режима задана, определены номиналы некоторых резисторов. Естественно, расчёт ведётся с учётом заданных параметров, а остальные неизвестные в системе (1) выбираются из тех же соображений, что и в первом случае. При этом, возможно, придётся использовать несколько итераций для получения рациональных значений неизвестных величин.

3. Номиналы цепей смещения заданы, необходимо определить координаты статического режима. В этом случае находят в справочнике необходимую информацию о параметрах транзистора и проводят анализ.

На практике в различной РЭА применяется довольно большое количество схем установления статического режима. Всем им присущи определённые достоинства и некоторые недостатки. Наиболее распространённые схемы задания статического режима биполярных транзисторов приведены на рисунке 3, полевых транзисторов – на рисунке 4.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Другие статьи:

Использование данных радиолокационной съёмки применительно исследования почвенно-растительного покрова
Радиолокационные съемочные системы – это активные всепогодные средства зондировании, основанные на использовании отражения зондирующих сигналов, излучаемых передатчиком радиолокационной станции (РЛС) от различных объектов на ...

Проект расширения городской телефонной сети с пятизначной нумерацией путем установления АТСЭ на базе оборудования цифровой коммутационной системы Омега НПО РАСКАТ
С начала 70-х годов прошлого века на телефонных сетях многих стран стали внедрять автоматические телефонные станции нового поколения - цифровые АТС. Цифровые системы коммутации более эффективны, чем координатные системы комму ...

Импульсный блок питания на базе БП ПК
Предлагаемое устройство помимо неплохих технических характеристик, привлекательно тем, что за его основу взят импульсный блок питания отслужившего свой срок IBM-совместимого персонального компьютера. При этом отпадает нео ...

(C) 2018 | www.techniformula.ru