Схема транзисторного каскада с фиксированным напряжением на базе

Схема питания транзистора с фиксированным напряжением на базе менее распространена в схемах с биполярным транзистором. По сравнению со схемой с фиксированным током, однако, она обладает большей стабильностью параметров усилителя. Схема питания транзистора с фиксированным напряжением на базе приведена на рисунке 1. В этой схеме не показаны цепи, по которым подается сигнал на вход транзистора и снимается усиленное напряжение.

Схема транзистора с фиксированным напряжением на базе

Рисунок 1 Схема питания транзистора с фиксированным напряжением на базе

Точно также как и в случае схемы питания транзистора с фиксированным током базы, эта схема подходит для всех схем включения транзистора: схемы с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой. Более того! Схема питания транзистора с фиксированным напряжением на базе транзистора подходит для питания полевых транзисторов с индуцированным каналом, правда в этом случае она будет называться схемой питания транзистора с фиксированным напряжением на затворе транзистора.

Рассмотрим сначала расчет схемы по постоянному току. Так же, как и в схеме с фиксированным током базы, расчет схемы по постоянному и переменному току можно (и нужно) делать независимо. Так же, как и в схеме с фиксированным током базы, расчет схемы с фиксированным напряжением на базе начинается с выхода каскада. Сначала задаемся током потребления (коллекторным током транзистора VT1). Пусть ток i_к = 1 мА.

Затем рассчитаем номинал сопротивления R3. В случае высокочастотных схем, где в качестве нагрузки транзистора применяется индуктивность или дроссель, этот этап рассчета схемы по постоянному току пропускаем. Для этого задаемся напряжением на коллекторе, равным половине питания схемы. Это обеспечит минимальные искажения переменного напряжения, как это показано на рисунке 2.

Временная диаграмма напряжения в схеме включения транзистора с фиксированным напряжением на базе

Рисунок 2 Временная диаграмма напряжения на коллекторе транзистора

Известно, что падение напряжения на резисторе зависит от тока, протекающего по нему, поэтому напряжение на коллекторе в пределе может меняться от 0 до напряжения питания. На рисунке 2 красным цветом показано напряжение питания, черным — желательное напряжение на коллекторе. При синусоидальном напряжении на выходе усилителя постоянная составляющая должна быть равна половине питания. Поэтому выбираем на коллекторе напряжение, равное половине питания U_п/2

Теперь можно определить значение сопротивления R3. По закону Ома зная падение напряжения на резисторе (оно равно половине питания) и току коллектора сопротивление резистора R3 будет равно:

(1)

Теперь определим ток базы. Для этого можно воспользоваться параметром h_21э транзистора:

(2),

Для того, чтобы ток базы не влиял на напряжение на базе транзистора, ток делителя, протекающий по резисторам R1 и R2, задаем в десять раз больше тока базы. Если минимальное значение h_21э будет равно 20, то максимальный ток базы будет равен 50 мкА. Зададимся током делителя 500 мкА, тогда ток базы практически не будет влиять на напряжение на базе. Напряжение на базе транзистора формируем за счет падения напряжения на резисторе R2. По закону Ома это напряжение будет равно:

U_R2 = i_д×R2 (3)

Отсюда определим номинал сопротивления R2:

Формула вычисления сопротивления делителя

(4).

Осталось найти значение сопротивления R1. Для этого по закону Киргофа определим падение напряжения на этом сопротивлении:

U_п = U_R1 + U_R2,

следовательно

U_R1 = U_п − U_R2 = 5 В − 0,7 В = 4,3 В. (5)

Сопротивление резистора R1 будет равно:

(6).

Схема с фиксированным напряжением на базе, также как и схема с фиксированным током базы, может быть использована в любой из схем включения транзистора. На рисунке 3 приведена схема с общим эмиттером, в которой питание транзистора осуществляется по схеме с фиксированным напряжением на базе.

Рисунок 3 Усилительный каскад с общим эмиттером и питанием транзистора по схеме с фиксированным напряжением на базе

Как видно из рисунка, данная схема отличается от схемы питания транзистора с фиксированным напряжением на базе, приведенной на рисунке 1, только конденсаторами C1 и C2. Через эти конденсаторы подается входное напряжение и снимается выходное усиленное напряжение. Они же не позволяют источнику сигнала (измерительному генератору) и нагрузке (вольтметру или осциллографу) изменить режим транзистора по постоянному току.

Подобным же образом выглядит схема с общим истоком и фиксированным напряжением на затворе. Пример схемы с фиксированным напряжением на затворе приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 Усилительный каскад с общим затвором и питанием транзистора по схеме с фиксированным напряжением на затворе

Как уже говорилось ранее, схема с общей базой отличается от схемы с общим эмиттером только точкой подачи входного напряжения. В данном случае нужно подать входной сигнал на эмиттер транзистора, а базу соединить с общим проводом. Базу транзистора можно соединить с общим проводом по переменному току при помощи конденсатора. Эмиттер по постоянному току соединен с общим проводом. для того, чтобы отключить его от этой точки по переменному току достаточно включить в эту цепь дроссель или индуктивность согласующего фильтра. Пример схемы с общей базой и питанием транзистора с фиксированным напряжением на базе приведен на рисунке 4.

Рисунок 5 Усилительный каскад с общей базой и питанием транзистора по схеме с фиксированным напряжением на базе

Дата последнего обновления файла 28.10.2013

Вместе со статьей "Схема каскада с фиксированным напряжением на базе" читают: