Стабилизация режима работы транзисторов по постоянному току

Транзисторный каскад сохраняет работоспособность лишь в том случае, если ток покоя выходной цепи не выходит за определенные пределы при изменении температуры, старении, замене транзистора, изменении напряжения питания. Обычно допускаются отклонения тока покоя транзистора от заданного значения: не более ±20% для каскадов предварительного усиления, ±10% для мощных оконечных каскадов.

Для стабилизации режима работы транзисторов по постоянному току используются специальные схемы стабилизации.

Коллекторная стабилизация

В данной схеме существует параллельная ООС по напряжению. Напряжение ООС снимается с коллектора транзистора (рис.5).

Рис. 5

В состоянии покоя напряжение на резисторе :

. (4)

Отсюда

. (5)

Из (5) видно, что если, например, ток коллектора стремится увеличиться (допустим, из-за увеличения температуры), то падение напряжения на увеличится, в результате чего уменьшится напряжение на и увеличится ток базы , что препятствует возрастанию тока .

Схема коллекторной стабилизации проста и экономична, но имеет некоторые недостатки. Согласно (5) эффект коллекторной стабилизации тем выше, чем больше сопротивление . Поэтому каскад хорошо работает лишь при условии

и поэтому при увеличении сопротивления увеличивается требуемое напряжение источника питания. Другой недостаток – наличие нежелательной ООС по переменному току через , которое уменьшает входное сопротивление и усиление каскада. Для устранения этого недостатка используется такая схема:

Рис. 6

т.е. делят на две приблизительно равные части и между ними и общим проводом включают блокировочный конденсатор большой емкости.

Изобразим схемы коллекторной стабилизации выходного тока при включенном транзисторе с ОБ и ОК.

Рис. 7

(6)

Рис. 8.

(7)

Коллекторная стабилизация обеспечивает стабильность рабочего режима при небольших изменениях (в 1,5-2 раза) и изменениях температуры на 20-30⁰С.

Более высокую стабильность точки покоя дает схема эмиттерной стабилизации.

Эмиттерная стабилизация

Стабилизация осуществляется благодаря последовательной ООС по току, получаемой при включении в цепь эмиттера (рисунки).

Рис. 9

Рис. 10

Напряжение смещения:

(8)

Ток делителя выбирают во много раз больше тока , при этом напряжение практически не зависит от . Рассмотрим, как работает стабилизация.

Положим, что стремится возрасти (например, из-за увеличения температуры). Это приведет к увеличению напряжения на и, следовательно, к уменьшению . Транзистор частично закроется, уменьшится и, следовательно, уменьшится ток .

Для устранения ООС по переменному току, снижающей коэффициент усиления, шунтируют конденсатором большой емкости, практически закорачивающей для частот сигнала (сопротивление конденсатора мало).