L_6 (Конспекты лекций), страница 4

При изменении температуры с 200С до 500Свходная ВАХ сместилась влево (объяснение этому есть в разделе «Полупроводниковые диоды», лекция 1), ток базы увеличился (РТ сместилась вточку «а»). Ток коллектора, связанный с током базы через «h 21 », тоже увеличивается, и, таким образом, увеличение температуры изменило режимтранзистора и выходные показатели усилителя. Чтобы ток базы, а, следовательно, и ток коллектора приняли прежнее значение, необходимоуменьшить напряжение смещения на базе (с 0,6 В до 0,5 В на рис.6.15).Воспользуемся схемой усилителя на рис.6.14, когда генератор усиливаемого сигнала отключен. Назовём напряжение U эп напряжением отрицательной обратной связи (ООС), так как по отношению к напряжению нарезисторе R б2 оно включено последовательно и встречно (рис.6.16).При увеличении токов базы, коллектора и сквозного тока I кэо увеличивается постоянная составляющая тока в цепи эмиттера I эп , при этом увеличивается и падение напряжения U эп на резисторе R э .

Следовательно, напряжение на базе уменьшается, ток базы уменьшается до требуемого значения, и ток коллектора тоже уменьшается. РТ перемещается в заданноеранее положение на ВАХ (в точку «б»). Таким образом, напряжение на R эизменяется пропорционально току коллектора, следовательно, в схемеусилителя действует ООС по току, которая и обеспечивает температурнуюстабилизацию РТ.

Такой способ стабилизации положения РТ на ВАХ получил название эмиттерной стабилизации.Определяем сопротивление резистора в цепи эмиттера R эR =UI ,ээп эп21где I эп = I бп + I кп + I кэ0 − постоянная составляющая тока эмиттера.Определяем сопротивление резистора R к в цепи коллектораR ≈ R 0,25 ≈ 4 R э .экОпределяем параметры усиления:Коэффициент усиления по токуК =II;iвых. м вх. мКоэффициент усиления по напряжениюК =UU=I= S Rк ;R Uuвых. м вх. мвых.

м к вх. мКоэффициент усиления по мощностиК =UрUII = К u Кi;вых. м вых вх. м вхПолезная мощность, выделенная в нагрузкеРвых. м= 0,5U вых. м I вых. м .5.3.4. Схема эмиттерного повторителя (рис.6 17).СбСр1Rб1Rб2UвхEkVTUбэVT Ср2RнРис.6.17евхUвыхRн UвыхРис.6.1822На рис.6.18. приведена часть схемы эмиттерного повторителя (ЭП), которая включает в себя входную и выходную цепи.По этой схеме видно, что входное напряжение «е вх » распределяется между входным сопротивлением транзистора и сопротивлением нагрузки.

Таким образом, усиления напряжения в схеме ЭП нет (К u ≈ 0,95). Выведемформулу для коэффициента передачи по напряжению в ЭПUSRiэ Rнн < 1.=К = вых =uu + i э R н 1 + SR не вхбэ(рис.6.8)Выходным током является эмиттерный ток, а входным ─ ток базы. Следовательно, схему ЭП можно использовать в качестве усилителя мощностиза счёт усиления по току. Но это не единственный случай использованиясхемы ЭП. Включение нагрузки в цепь эмиттера обеспечивает в схеме 100%ООС по переменному напряжению, за счёт которой схема ЭП имеет оченьбольшое входное сопротивление.

Имея большое входное и малое выходноесопротивления, схема ЭП широко используется для согласования высокоомной нагрузки с низкоомной, например, во входных цепях измерительныхвольтметров, осциллографов. Также, для создания низкого выходного сопротивления в ЭСЛ-логике, на выходе включаются ЭП.5.3.5. Схема усилителя на транзисторе с ОБ (рис.6.19)Cр2VTUвыхRкUвхRб1Cр1CбEkРис. 6.19. Схема УЗЧ на транзисторе с ОБ с автосмещением через гасящий резистор23Смещение на базу подано методом фиксированного тока (через резистор R б1 ). Расчёт этого элемента ведём по формуле (6.3).Особенности схемы усилителя:• схема не усиливает по току∆iк.• α=∆iэ• схема хорошо усиливает по напряжению, поэтому её можно использовать в качестве усилителя мощности.• схема имеет хорошие температурные и частотные свойства.• у схемы усилителя плохие согласующие свойства, так как выходноесопротивление гораздо больше входного.6.

Теоретическое обобщение по теме.Рекомендации по выбору транзисторов при использовании их в усилительном режиме1. Выбор типа транзистораПри выборе типа транзистора в схему усилителя или ключа исходят изхарактера электронной схемы, а также требований к ее выходным электрическим параметрам и эксплутационным режимам. Особое значение имеет диапазон рабочих температур конструируемого устройства в целом.Необходимо иметь в виду, что кремниевые транзисторы по сравнению сгерманиевыми лучше работают при повышенной температуре (вплоть до 125 оС),но их коэффициент передачи по току сильно уменьшается при низких температурах.Не рекомендуется применять мощные транзисторы в тех случаях, когда можно использовать маломощные, поскольку при работе мощных транзисторов, при малых токах, которые могут быть соизмеримы с обратным током коллектора, коэффициент передачи по току сильно зависит от тока, температуры окружающей среды, и, кроме того, мал по абсолютной величине.24Использование мощных транзисторов без теплоотводов приводит ктемпературной неустойчивости работы транзистора.Частотный предел усиления и генерирования транзисторов долженстрого соответствовать схемным требованиям.

Не следует применять высокочастотные транзисторы в низкочастотных каскадах, поскольку они склонны к самовозбуждению.2. Выбор схемы включенияПри выборе схемы включения транзистора по переменному току следуетучитывать особенности различных схем.Схема включения с ОБ обладает сравнительно малым входным и большим выходным сопротивлением, однако, сравнительно небольшая зависимость параметров от температуры и более равномерная частотная характеристика выгодно отличает ее от других схем включения. В схеме с ОБ достигаются максимальные значения коллекторного напряжения, что важно для использования в ней мощных транзисторов.Схема включения с ОЭ обладает наибольшим усилением по мощности,что уменьшает количество каскадов в схеме, но неравномерная частотная характеристика, большая зависимость параметров от температуры и меньшеемаксимально допустимое коллекторное напряжение снижают преимуществаэтой схемы включения.

Входные и выходные сопротивления усилителя натранзисторах, включенных в схему с ОЭ, отличаются меньше, чем в схеме сОБ, что облегчает построение многокаскадных усилителей.Схема включения с ОК (эмиттерный повторитель) обладает большимвходным и малым выходным сопротивлением. Это свойство находит широкое применение в согласующих каскадах. Частотная характеристика схемысходна со схемой включения транзистора с ОЭ.Порядок выбора схемы включения для транзисторов, работающих в режиме переключения, практически не отличается от случая работы их в усилительном режиме.3. Выбор режима работы транзистора.При выборе режима работы транзистора не допускается превышениемаксимально допустимых значений напряжений, токов, температуры, мощности рассеяния, указанных в предельно допустимых режимах.

Как правило,25транзистор работает более устойчиво при неполном использовании его понапряжению и полном использовании его по току, чем наоборот. Не допускается работа транзистора при совмещенных максимально допустимых режимах, например, по напряжению и по току, и т.п.Область рабочего тока коллектора I к ограничена, с одной стороны, значением обратного тока коллектора I кбо (при максимальной рабочей температуре, и для устойчивой работы принимается I к = 10 I кбо.max ), с другой стороныI к ограничен максимально допустимым значением I к.max .При выборе напряжения коллектора следует иметь в виду: максимальное напряжение коллектора ограничено его максимально допустимымзначением в технических условиях (ТУ).

Опыт показывает, что для повышения надежности и стабильности работы транзистора следует выбирать рабочее напряжение на коллекторе примерно 0.7 от максимально допустимого значения для соответствующей схемы включения, с учетом зависимости от температуры и тока коллектора.При определении мощности, рассеиваемой транзистором, следуетиметь в виду, что суммарная мощность по входу и выходу во всем рабочемдиапазоне не должна быть выше максимально допустимого значения, указанного в технических условиях (ТУ)..