logo

Главная Цепи смещения транзисторных каскадов Обеспечение устойчивости РТ Стабилизация с помощью цепей ОС

Обеспечение устойчивости рабочей точки: Стабилизация режимов работы транзисторных каскадов с помощью цепей обратной связи

Печать
Схемотехника - Схемотехника и конструирование схем

 

Методика введения обратных связей является универсальным средством, которое может использоваться всегда, когда необходимо обеспечить стабильную работу схемы при любых внешних воздействиях на нее. Вводя в отдельный каскад усиления элементы обратной связи, часто можно полностью решить все проблемы устойчивости рабочей точки и совершенно не вспоминать о терморезисторах и других компенсирующих элементах.

Выше мы уже встречались с одним из видов обратной связи при рассмотрении каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОК или с ОЭ. Речь идет о последовательной ООС по току нагрузки, возникающей в таком каскаде при включении в цепь эмиттера некоторого сопротивления \(R_Э\) (см. рис. 3.9).

Ток эмиттера, протекая по резистору \(R_Э\), создает на нем падение напряжения \({U_{ООС}}_0 = {I_Э}_0 R_Э\). Это напряжение алгебраически складывается с напряжением на резисторе делителя \(R2\). Сумма напряжений прикладывается к эмиттерному переходу транзистора. Поскольку напряжение \({U_{R2}}_0\) и напряжение обратной связи \({U_{ООС}}_0\) направлены встречно, обратная связь является отрицательной. Что касается конкретного значения сопротивления \(R_Э\), то в усилителях с ОЭ обычно выбирают \(R_Э \approx 0,1 \cdot R_К\).

Создавая в каскаде обратную связь по постоянному току, бывает довольно трудно избавиться от ее влияния на характеристики в рабочем диапазоне частот. Иногда такое влияние может оказаться вредным, а иногда и полезным. Например, в рассмотренной нами схеме усилителя с ОЭ включение резистора \(R_Э\) в цепь эмиттера без каких-либо дополнительных элементов, корректирующих работу каскада в полосе усиления, приводит к следующим последствиям: снижается общий коэффициент усиления каскада, повышаются его входное и выходное сопротивления, расширяется полоса усиливаемых частот, снижаются линейные и нелинейные искажения. Обычно для предотвращения снижения коэффициента усиления резистор \(R_Э\) шунтируют конденсатором, чье эквивалентное сопротивление в рабочем диапазоне частот оказывается крайне незначительным (т.е. эмиттер заземлен по переменному току). Пример такой схемы представлен на рис. 3.21.

 

Усилительный каскад с шунтирующей емкостью в цепи эмиттера

Рис. 3.21. Усилительный каскад с шунтирующей емкостью в цепи эмиттера

 

Заметим, что в схеме на рис. 3.21 вследствие использования цепи ООС по выходному току при изменении температуры окружающей среды происходит непосредственная стабилизация коллекторного тока \({I_К}_0\). Однако такое решение не является единственным. Для стабилизации рабочей точки транзистора могут быть использованы и цепи ООС по выходному напряжению.

На рис. 3.22 приведена типовая схема усилительного каскада на биполярном транзисторе во включении с ОЭ, в которой применена цепь параллельной ООС по выходному напряжению (т.н. схема автоматического смещения). Стабилизирующее действие данного вида обратной связи основано на следующих процессах. Увеличение под влиянием внешних факторов постоянного коллекторного тока \({I_К}_0\) транзистора приводит к увеличению падения напряжения на нагрузочном резисторе \(R_К\) и, как следствие, к уменьшению падения напряжения на оставшемся участке цепи протекания тока нагрузки ("коллектор—земля" или "коллектор—эмиттер" в схемах без резистора в эмиттерной цепи). Так как коллектор соединен с базой с помощью резистора \(R_{ООС}\), то одновременно снижается напряжение, подаваемое на эмиттерный переход транзистора \({U_{БЭ}}_0\), а это автоматически приводит к уменьшению токов \({I_К}_0\), \({I_Э}_0\) и возврату рабочей точки транзистора в прежнее положение.

 

Транзисторный каскад с цепью ООС по напряжению (схема автосмещения)

Рис. 3.22. Транзисторный каскад с цепью ООС по напряжению (схема автосмещения)

 

Так же, как и ООС по току, параллельная ООС по напряжению оказывает влияние на многие параметры каскада: снижается общий коэффициент усиления, уменьшаются входное и выходное сопротивления, уменьшаются линейные и нелинейные искажения, расширяется полоса пропускания.

В реальных усилительных каскадах уменьшение входного сопротивления приводит к еще большему снижению общего коэффициента усиления. Кроме того, качество стабилизации рабочей точки по постоянному току в данном виде ООС несколько хуже, чем при применении ООС по току нагрузки. Все это обусловливает достаточно редкое применение данной схемы на практике. Несколько большее распространение получили различные ее модификации, в которых с помощью небольших изменении цепей смещения удается улучшить отдельные наиболее важные показатели усилительного каскада. Примеры некоторых таких схем приведены на рис. 3.23, 3.24.

 

Варианты модификации цепей смещения в схеме с ООС по напряжению

Рис. 3.23. Варианты модификации цепей смещения в схеме с ООС по напряжению

 

Устранение влияния цепей обратной связи на коэффициент усиления в полосе рабочих частот каскада с ООС

Рис. 3.24. Устранение влияния цепей обратной связи на коэффициент усиления в полосе рабочих частот каскада с ООС

 

 

 

 

Конструирование схем




Все права защищены © 1997-2011 Перепечатка возможна только по согласованию с владельцем авторских прав. admin@club155.ru

Яндекс.Метрика               Сервер радиолюбителей России - схемы, документация,

 соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое!   схемы новости электроники