Каскади попереднього підсилення на транзисторах

Тема: Основні особливості підсилювачів на транзисторах

План

1 Загальні поняття про підсилювачі на транзисторах

2 Підсилювач на транзисторі за схемою із спільним емітером

3 Побудова динамічної характеристики транзисторного підсилювача

4 Схема стабілізації робочої точки транзисторного підсилювача

5 Підсилювальний каскад на транзисторі із спільним колектором

Застосування тієї чи іншої схеми залежить, перш за все, від призначення підсилювача, вимог до нього. Загальна ж тенденція розвитку підсилювальних схем полягає в дедалі більшому застосуванні малогабаритних, економічних і надійних приладів, до яких належать і транзистори.

Попередні підсилювальні каскади застосовують для підвищення інтенсивності сигналу, що збуджує кінцевий (потужний) каскад підсилювача. Збудження підсилювального каскаду на транзисторі на відміну від каскаду на електронній лампі можна здійснити тільки від джерела з досить великою потужністю, здатного створити у вхідному опорі транзистора струм потрібної величини. Тому каскади попереднього підсилення повинні давати підсилення не тільки за напругою, а й за потужністю.

З трьох типів схем увімкнення транзисторів для попереднього підсилення найчастіше застосовують каскад із спільним емітером, що має високий коефіцієнт підсилення за напругою і потужністю, порівняно великий вхідний опір і допускає використання одного спільного джерела живлення для кіл емітера і колектора.

Найпростішу схему підсилювального каскаду з спільним емітером і живленням від одного джерела показано на рис. 231.

Вхідний сигнал змінює потенціал бази відносно заземленого емітера. Це призводить до змін струму бази, а отже, до змін струму колектора і напруги на навантаженні. Вихідну робочу точку на характеристиках транзистора вибирають на підставі таких самих міркувань, як і в лампових підсилювачах. На рис. 232 наведено сім'ю вихідних характеристик транзистора, ввімкненого за схемою із спільним емітером. Вибір робочої точки на характеристиках транзистора для схеми з спільним емітером має здійснюватися заданням певного струму зміщення бази І_бо . Знаючи е. р. с джерела живлення кола колектора Е_кі опір навантаження R_K, можна побудувати динамічну характеристику (навантажувальну пряму) транзистора. При цьому виходять із співвідношення

звідки

Якщо, наприклад, Е_к= 24 в, а R _к = 1,5 ком, то струм колектора,, що відповідає U_Ke = 0,

На осі ординат вихідних характеристик відкладаємо значення струму I_к = 16 ма (точка А),а осі абсцис—значення напруги Е_к (точка Б).Знайдені точки А і Б з'єднуємо прямою, яка і є динамічною характеристикою транзистора (рис. 232).

Щоб мати найменші спотворення підсилюваного сигналу, робочу точку Р слід розміщувати посередині відрізка АБ навантажувальної прямої. З рис. 232 видно, що положення робочої точки Р відповідає струму зміщення в колі бази I_бо = 0,3 ма. Для встановлення вибраного режиму треба в підсилювачі забезпечити потрібну величину струму зміщення в колі бази. Для цього в схему рис. 231 ввімкнено гасильний опір R, величину якого розраховують за формулою

де враховано, що |U_б. _е| «| Е_к|. Для нашого прикладу

Наведена схема не має широкого застосування, оскільки вона не досить стабільна в роботі. При змінах температури або заміні транзисторів робоча точка може зміщуватися, що в свою чергу може призвести до помітних змін коефіцієнта підсилення і до появи нелінійних спотворень. Параметром, що найбільше змінюється при змінах температури, а також при заміні транзисторів, є зворотний струм колектора І_ко. Для оцінки стабільності режиму роботи транзисторного каскаду введено так званий коефіцієнт нестабільності (S),що показує, у скільки разів зміни струму колектора ΔІ_к перевищують зміни зворотного струму колекторного переходу ΔІ_ко,

Якщо не вжити ніяких заходів для стабілізації режиму роботи схеми, то навіть незначні зміни струму І_ко призведуть до значних змін сталого струму колектора І_к, а коефіцієнт S при цьому буде набагато більшим від одиниці. Тому в підсилювальних каскадах на транзисторах часто застосовують спеціальні схеми стабілізації режиму, які дають змогу знизити величину S до можливого мінімуму.

Поширену схему стабілізації робочої точки транзистора при живленні його від одного джерела наведено на рис. 233.

У цій схемі в коло емітера ввімкнено стабілізуючий опір R_e,спад напруги на якому, пропорційний струму емітера, є зворотним для переходу емітер — база. Отже, у схемі єнегативний зворотний зв'язок за струмом, який автоматично стабілізує режим роботи каскаду при зміні температури або параметрів транзистора. Припустімо, що з будь-якої причини сталий колекторний струмі зростає. Оскільки І_е = І_к + І_б, то зростання струму І_к призводить до підвищення струму І_е, а отже, до підвищення напруги на опорі R_e. Зростання зворотної напруги на ділянці емітер — база зумовлює зменшення струму бази І_б,що в свою чергу призводить до зменшення колекторного струму (І_к = І_бβ). Навпаки, якщо з будь-якої причини колекторний струм зменшиться, то при цьому зменшиться і зворотна напруга, прикладена до переходу емітер — база, внаслідок чого струм бази підвищиться, а отже, зросте і струм колектора.

Отже, режим роботи схеми стабілізується автоматично. Найчастіше опір R_eшунтується конденсатором С_едосить великої ємності (десятки мікрофарад). Це робиться для усунення негативного зворотного зв'язку за змінним струмом, який спричинює значне зменшення коефіцієнта підсилення схеми за напругою.

Резистори R^'_бі R^״_б, підімкнені до джерела живлення, є подільниками напруги. Струм подільника І_под, проходячи через ці резистори (рис. 233), створює на них спад напруги

Ці напруги використовують для живлення кіл емітера і колектора. Величину опорів резисторів R^'_б і R^״_бпідбирають так, щоб струм подільника перевищував величину струму, який споживається колами транзистора в нормальному режимі експлуатації. При цьому підвищується стабільність режиму роботи схеми, оскільки зміни струму в колах емітера і колектора в процесі роботи транзистора незначно впливають на величину напруг живлення.

Поряд з цим струм подільника не слід вибирати надто великим з міркувань економічності, оскільки збільшення струму І_под веде до підвищення потужності джерела живлення. Звичайно струм подільника вибирають у межах І_под ≈ (2÷5) І_бo , де І_бо — струм бази в робочій точці.

Із схеми, наведеної на рис. 233, видно, що опір R^״_бподільника ввімкнений паралельно вхідному опору транзистора. Крім того, нехтуючи малим внутрішнім опором джерела живлення, можна вважати, що R^'_б і R^״_бувімкнені паралельно один одному. Тому треба, щоб

тобто подільник, утворений опорами R^'_б і R^״_б,повинен мати досить великий опір (кілька кілоом). Інакше вхідний опір каскаду виявиться неприпустимо малим.

Каскади підсилення з спільними базою і колектором складають так само, як і каскади з спільним емітером. Зупинимося на деяких особливостях каскаду з спільним колектором (рис. 234).

У схемі на рис. 234, а резистор R_e,що є фактично опором навантаження, конденсатором не шунтується. Тому в схемі є глибокий негативний зворотний зв'язок за змінним струмом. Цим і пояснюється відсутність у цій схемі підсилення сигналу за напругою.

Вхідний опір каскаду, наведеного на рис. 234, а, звичайно становить десятки кілоом. Для підвищення вхідного опору каскаду до сотень кілоом і вище доцільно застосовувати схему, що на рис. 234, б.

У ній використовується так званий складений транзистор (Т₁ +Т₂)і вилучено порівняно низькоомний подільник напруги в колі бази R^'_б і R^״_б..Замість цього подільника використовують ланцюжок, складений з резисторів R₁, R₂і R₃. Напруга, що знімається з резистора R₂через високоомний резистор R₃

(приблизно 2—3 Мом)подається на базу транзистора Т₁. Застосування складеного транзистора дає змогу мати коефіцієнт підсилення каскаду за потужністю близько 20—З0 _дб. Звичайно каскад із спільним колектором називають емітерним повторювачем.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Тема. Призначення та види зворотного зв’язку	\|	Тема. Вихідні каскади підсилювачів на транзисторах

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.