Дата последнего обновления файла 26.06.2012

Эмиттерная стабилизация

Характеристики электронных устройств во многом определяются режимом работы транзистора. Однако режим работы транзистора зависит от многих факторов и в первую очередь от коэффициента усиления самого транзистора. Коэффициент усиления транзистора по току h21э меняется в зависимости от температуры, разброса параметров самих транзисторов, напряжения питания, радиации.

Для стабилизации режима работы транзистора применяется отрицательная обратная связь по постоянному току и наилучшими характеристиками обладает схема эмиттерной стабилизации. В схемах усилителей радиочастоты и усилителей промежуточной частоты эмиттерная стабилизация применяется так же часто, как и в схемах усилителей низкой частоты. Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общим эмиттером приведена на рисунке 1.

Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общим эмиттером
Рисунок 1. Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общим эмиттером

Обратите внимание, что схема приведена для полосового усилителя, такого как усилитель промежуточной частоты или усилитель радиочастоты. Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общим коллектором приведена на рисунке 2.

Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общим коллектором
Рисунок 2. Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общим коллектором

Подобным же образом выглядит и схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общей базой. Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общей базой приведена на рисунке 3.

Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общей базой
Рисунок 3. Схема эмиттерной стабилизации в каскаде с общей базой

Как видно из рисунков 1...3 схема эмиттерной стабилизации в каскадах с различным включением транзистора не изменяется. Меняются только точки подачи входного сигнала и подключения нагрузки. Поэтому работу схемы эмиттерной стабилизации можно рассмотреть без учета схемы включения транзистора по переменному току. Обобщенная схема эмиттерной стабилизации (схема включения по постоянному току) приведена на рисунке 4.

Обобщенная схема эмиттерной стабилизации
Рисунок 4. Обобщенная схема эмиттерной стабилизации

Рассмотрим как работает эта схема. В схеме эмиттерной стабилизации ток через резисторы R1 и R2 задается в несколько раз больше тока базы транзистора. В результате напряжение на базе транзистора не зависит от его тока базы. Пусть за счет увеличения температуры или напряжения питания увеличится коллекторный ток транзистора. Тогда по закону Ома увеличится падение напряжения на резисторе R3. Напряжение на эмиттере транзистора увеличилось. Но напряжение на базе транзистора равно сумме напряжения на эмиттере и напряжения база-эмиттер транзистора:

Uб = Uэ + Uбэ

А значит напряжение база-эмиттер транзистора равно:

Uбэ = UбUэ

Если напряжение на эмиттере увеличивается, то напряжение Uбэ уменьшается, а это приводит к уменьшению базового тока. Но ток коллектора связан с током базы известным соотношением:

iк = iб*h21э

Следовательно ток коллектора тоже уменьшается до первоначального значения! Точно такой же результат мы получим, если за счет температуры или других дестабилизирующих факторов ток коллектора попытается уменьшиться.

Теперь рассмотрим как можно рассчитать значение элементов схемы эмиттерной стабилизации. Напряжение на эмиттере транзистора обычно выбирают равным половине питания схемы. Для кремниевых транзисторов напряжение база-эмиттер равно 0,7 В. Напряжение на базе транзистора по закону Киргофа равно сумме напряжения на эмиттере и напряжения база-эмиттер транзистора. Поэтому напряжение на базе транзистора должно быть равно:

Uб = Uп/2 + Uбэ = 3,3 В/2 + 0,7 В = 2,4 В

Рассчитанное напряжение на базе транзистора может быть получено при помощи сопротивлений R1 и R2. Для того, чтобы транзистор не влиял на это напряжение ток через эти резисторы выбирается в десять раз больше тока базы транзистора. Ток базы можно определить, задавшись рабочим током коллектора транзистора. Обычно задаются значением тока 5 мА. (Если требуется работа в режиме микропотребления, то можно выбрать меньший ток, например, в районе 100 мкА, но при этом резко упадет коэффициент усиления транзистора по току.) Тогда ток базы будет равен:

iб = iк/h21э = 5 мА/20 = 250 мкА

И тогда ток делителя через резисторы R1 и R2 определяется следующим образом:

iд = iб*10 = 250 мкА * 10 = 2,5 мА

Зная ток и напряжение на базе транзистора, по закону Ома можно определить сопротивление R2:

R2 = Uб/iд = 2,4 В/2,5 мА = 960 Ом

Точно так же зная ток и напряжение питания схемы, по закону Ома можно определить суммарное сопротивление R1 + R2:

R1 + R2 = Uп/iд = 3,3 В/2,5 мА = 1,32 кОм

Отсюда:

R1 = (R1 + R2) – R2 = 1,32 кОм – 960 Ом = 360 Ом

Литература:

  1. Войшвилло Г. В. Усилительные устройства: Учебник для ВУЗов — М.: Радио и связь, 1983. стр. 114...116
  2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство — М.: Мир, 1982. стр. 32
  3. http://kurs.ido.tpu.ru/ Влияние температуры на работу усилительных каскадов
  4. http://radioforall.ru/ РадиоЛекторий Эмиттерная стабилизация
  5. http://www.rlocman.ru/ Искусство схемотехники. Часть 2 - Стабилизация режима

Вместе со статьей "Эмиттерная стабилизация" читают:

Схема каскада с фиксированным током базы
http://digteh.ru/Sxemoteh/ShTrzKask/FiksTokBaz/

Схема каскада с фиксированным напряжением на базе
http://digteh.ru/Sxemoteh/ShTrzKask/FiksNaprBaz/

Коллекторная стабилизация
http://digteh.ru/Sxemoteh/ShTrzKask/KollStab/

Дифференциальный каскад
http://digteh.ru/Sxemoteh/ShTrzKask/EmitStab/

Двухтактные усилители
http://digteh.ru/Sxemoteh/ShTrzKask/DvTaktUs/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2015

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100