Стабильность рабочей точки усилительного каскада

Особенностью работы любого транзисторного каскада является зависимость большинства его параметров от температуры. При изменении температуры изменяются коэффициенты усиления транзистора по току (, ) и величина обратного тока коллекторного перехода Iко, что, в свою очередь, вызывает изменение коллекторного тока. Это может существенно изменить режим работы транзисторного каскада в целом. Для анализа факторов, влияющих на стабильность каскада, рассмотрим схему рис. 1.16 Уравнение базовой цепи транзистора:

Е_Э = I_Б R_Б + I_Э R_Э + U_БЭ = (I_Э - I_К) R_Б + I_Э R_Э =

I_Э(R_Б + R_Э) – I_КR_Б + U_БЭ.

С учетом основных соотношений транзистора:

I_К = I_Э + I_Ко

можно получить:

E_Э = I_Э (R_Б + R_Э) - I_ЭRБ - R_БIКо + U_БЭ.

Рисунок 1.16 – Транзисторный каскад ОЭ

Отсюда ток эмиттера транзистора:

Для исследования факторов, влияющих на стабильность рабочей точки транзисторного каскада примем, что Е_К; Е_Э; U_БЭ; - const. Тогда первое слагаемое в выражении для I_Э является величиной постоянной и на изменение тока эмиттера влияет, в основном, изменение I_Ко, т.е.

Нетрудно увидеть, что изменение ток эмиттера при изменении тока I_Ко зависит от соотношения сопротивлений в схеме. Изменение I_К тем меньше, чем больше сопротивление R_Б и чем меньше R_Э. Сопротивление R_Э стоит в цепи отрицательной обратной связи по току, что еще раз подтверждает ее стабилизирующее действие на работу транзисторного усилителя.

Изменение тока коллектора может быть найдено из выражения:

I_К = I_Э + I_Ко.

Подставляя выражение для I_Э, получим:

Анализ показывает, что изменение коллекторного тока также зависит от соотношения R_Э и R_Б. При R_Э -> 0:

т.е. схема обладает максимальной нестабильностью, ввиду отсутствия влияния отрицательной обратной связи. Напротив, при R_Б -> 0, I_К -> I_Ко, что указывает на минимальную нестабильность схемы.

Если преобразовать выражение для изменения коллекторного тока то можно получить:

где характеризует степень отрицательной обратной связи. Если принять, что >> 1, то можно записать:

Коэффициент S называют коэффициентом нестабильности каскада. При R_Б = 0 коэффициент обратной связи = 1 и S, а значит и нестабильность каскада, минимальны. Напротив, при R_Б -> ; -> 0 и нестабильность схемы максимальна.

Обычно при проектировании схемы для получения приемлемой стабильности считается достаточным выполнить соотношение R_Э/R_Б 0,5 - 1. var begun_auto_colors = new Array(); var begun_auto_fonts_size = new Array(); begun_auto_pad = 34541125; // идентификатор площадки begun_auto_limit = 3; // число объявлений выводимых на площадке begun_auto_width=550; // ширина блока объявлений. begun_auto_colors[0]='#0020C4'; // цвет ссылки объявлений begun_auto_colors[1]='#000000'; // цвет текста объявления begun_auto_colors[2]='#000000'; // цвет домена объявления begun_auto_colors[3]='#ffffff'; // цвет фона блока объявлений begun_auto_fonts_size[0]='10pt'; // р-мер шрифта ссылки объявлений begun_auto_fonts_size[1]='10pt'; // р-мер шрифта текста объявления begun_auto_fonts_size[2]='10pt'; // р-мер шрифта домена объявления begun_auto_fonts_size[3]='10pt'; // р-мер шрифта заглушки