6.5.2.   Стабилизация режима покоя каскада с ОЭ

Ранее было показано, что изменение температуры вызывает изменение параметров транзистора, в результате чего изменяются его характеристики. Таким образом, при изменении температуры изменяется положение рабочей точки покоя относительно ее первоначального положения, а следовательно, изменяется режим работы транзистора.

Большие изменения тока коллектора покоя могут привести к существенным нелинейным искажениям. Поэтому в практических схемах применяются меры для стабилизации режима покоя.

Подпись:  

Рис. 6.22. Каскад с цепью параллельной ООС 
по напряжению
Наиболее широко применяются ООС по постоянному току или напряжению. Схема с ООС по напряжению или схема с коллекторной температурной стабилизацией (рис. 6.22) отличается от схемы с фиксированным током базы тем, что резистор Rб подключен к коллектору транзистора с напряжением Uкэ = Uкэп, а не к источнику питания. Поэтому сопротивление Rб определяется по формуле:

Rб.

Стабилизация режима покоя происходит следующим образом: при повышении температуры увеличиваются токи Iбп и Iкп, что приводит к изменению потенциала коллектора

Uкэп = Ек – (Iбп + Iкп) Rк,

а следовательно, и тока базы, и тока коллектора:

Iбп = ;                 Iкп = β Iбп.

Схема коллекторной температурной стабилизации проста, но имеет ограниченное применение из-за следующего недостатка. Наличие нежелательной ООС по переменному току через резистор Rб, уменьшает входное сопротивление и коэффициент усиления, поэтому эффективность стабилизации будет тем выше, чем больше сопротивление Rк, а это требует увеличения напряжения источника питания (Ек).

Более эффективной является схема усилительного каскада с ООС по постоянному току (схема с эмиттерной температурной стабилизацией), которая сохраняет работоспособность при колебаниях температуры на (70…100) С (рис. 6.23).

Подпись:  
Рис. 6.23. Каскад с цепью последовательной ООС по току
Стабилизация режима по току происходит следующим образом. При увеличении температуры, постоянная составляющая коллекторного тока возрастает. Так как Iэ = Iк / α, то увеличение тока Ik приведет к увеличению тока эмиттера (Iэ) и падения напряжения на резисторе (Rэ). В результате, напряжение Uбэ уменьшится, что приведет к уменьшению тока базы (Iб), а следовательно, и тока коллектора (Iк). Для устранения ООС по переменному току резистор Rэ шунтирует конденсатором Сэ, сопротивление которого на частоте сигнала должно быть много меньше сопротивления Rэ.

Сопротивление резисторов R1, R2 и Rэ обычно рассчитывают в следующей последовательности:

1) определяют сопротивление резистора

Rэ = (0,1…0,3);

2) затем, задаваясь значением тока делителя Iд = (2…5) Iбп, определяют сопротивления резисторов:

;            .

Уравнение нагрузочной прямой в этом случае имеет вид:

.

При жестких требованиях к температурной стабильности каскадов усиления применяют ООС как по напряжению, так и по току (комбинированную ОС).