Порядок расчета цепей смещения биполярных транзисторов: Схема эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по току и напряжению (общий случай)

Рис. 3.31. Схема эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по току и напряжению (общий случай)

Основные расчетные соотношения

\( R1 = \cfrac{{U_{КЭ}}_0 - {U_{БЭ}}_0 + {I_К}_0 R_{К 2}}{{I_д}_0 + \cfrac{{I_К}_0}{\beta_{СТ}}} \approx \cfrac{R2 \left(  {I_К}_0 R_{К 2}  {U_{БЭ}}_0 + {U_{КЭ}}_0 \right)}{{I_К}_0 \left( \cfrac{R2}{\beta_{СТ}} R_Э \right) + {U_{БЭ}}_0} \approx \)

\( \approx \cfrac{\beta_{СТ} \left( R_Э U_П + R_{К 1} {U_{БЭ}}_0 \right)}{{U_{БЭ}}_0 + \beta_{СТ} \cfrac{{I_К}_0 R_Э + {U_{БЭ}}_0}{{S_I}_К - 1} } \);

\( R2 \approx \cfrac{{U_{БЭ}}_0 \left( R1 + R_{К 1} \right)}{U_П - {U_{БЭ}}_0 - \cfrac{{I_К}_0 R1}{{S_I}_К - 1}} \approx \)

\( \approx \cfrac{ R_{К 1} \left( {I_К}_0 R_Э + {U_{БЭ}}_0 \right)}{U_П - {U_{КЭ}}_0 - {I_К}_0 \left( R_Э + R_{К 1} + R_{К 2} \right)} \approx \)

\( \approx \cfrac{\left( R1 + R_{К 1} \right) \left( {I_К}_0 R_Э + {U_{БЭ}}_0 \right)}{U_П - {U_{БЭ}}_0 - {I_К}_0 \left( \cfrac{R1}{\beta_{СТ}} + R_Э + R_{К 1} \right)}\);

\( R_{К 1} \approx \cfrac{R2 \left[ U_П - {U_{КЭ}}_0 - {I_К}_0 \left( R_Э + R_{К 2} \right) \right] }{ {U_{БЭ}}_0 + {I_К}_0 \left( R_Э + R2 \right) } \);

\( R_{К 1} \approx \cfrac{U_П R2 - {U_{БЭ}}_0 \left( R1 + R2 \right) - {I_К}_0 \left[ R_Э \left( R1 + R2 \right) + \cfrac{R1 R2}{\beta_{СТ}} \right]}{{I_К}_0 \left( R_Э + R2 \right) + {U_{БЭ}}_0} \);

\( R_{К 2} \approx \cfrac{{U_{БЭ}}_0 \left( R1 + R2 \right) + {I_К}_0 R1 \left( R_Э + \cfrac{R2}{\beta_{СТ}} \right) - {U_{КЭ}}_0 R2}{{I_К}_0 R2} \approx \)

\( \approx \cfrac{R1 \left( U_П + {U_{БЭ}}_0 + \cfrac{{I_К}_0 R2}{\beta_{СТ}} - {U_{КЭ}}_0 - {I_К}_0 R_{К 1} \right)}{{I_К}_0 \left( R1 + R2 + R_{К 1} \right)} - \)

\( - \cfrac{\left( R2 + R_{К 1} \right) \left( {U_{КЭ}}_0 - {U_{БЭ}}_0 \right)}{{I_К}_0 \left( R1 + R2 + R_{К 1} \right)} \);

\( R_Э \approx \cfrac{R2 \left( {I_К}_0 R_{К 2} + {U_{КЭ}}_0 - {U_{БЭ}}_0 - \cfrac{{I_К}_0 R1}{\beta_{СТ}} \right) - {U_{БЭ}}_0 R1}{{I_К}_0 R1} \approx \)

\( \approx \cfrac{R1 \left( {I_К}_0 R2 + {S_I}_К {U_{БЭ}}_0 \right) - R2 \left( U_П - {U_{БЭ}}_0 \right) \left( {S_I}_К - 1 \right)}{U_П \left( {S_I}_К - 1 \right) - {I_К}_0 R1} \);

\( {I_К}_0 = \cfrac{R1 \left( U_П + {U_{БЭ}}_0 - {U_{КЭ}}_0 \right) - \left( R2 + R_{К 1} \right) \left( {U_{КЭ}}_0 - {U_{БЭ}}_0 \right)}{R_{К 2} \left( R2 + R_{К 1} \right) + R1 \left( R_{К 1} + R_{К 2} \right) - \cfrac{R1 R2}{\beta_{СТ}} } \approx \)

\( \approx \cfrac{R2 \left( U_П - {U_{БЭ}}_0 \right) - {U_{БЭ}}_0 \left( R1 + R_{К 1} \right)}{R_Э \left( R1 + R_{К 1} \right) + R2 \left( R_Э +R_{К 1} \right) + \cfrac{R1 R2}{\beta_{СТ}} }\);

\( {U_{КЭ}}_0 = \cfrac{{I_К}_0 R1 R2}{\beta_{СТ} \left( R1 + R2 + R_{К 1} \right)} - \cfrac{\left( {I_К}_0 R_{К 2} - {U_{БЭ}}_0 \right) \left( R2 + R_{К 1} \right)}{R1 + R2 + R_{К 1}} + \)

\( + \cfrac{{I_К}_0 R1 \left( \cfrac{U_П }{{I_К}_0} + \cfrac{{U_{БЭ}}_0}{{I_К}_0} - R_{К 1} - R_{К 2} \right)}{R1 + R2 + R_{К 1}} \approx \)

\( \approx R1 \left( \cfrac{{I_К}_0}{\beta_{СТ}} + \cfrac{{U_{БЭ}}_0 + {I_К}_0 R_Э}{R2} \right) + {U_{БЭ}}_0 - {I_К}_0 R_{К 2} \);

\( {S_I}_К  = 1 + \cfrac{R1 R2 }{R_Э \left( R1 + R2 + R_{К 1} \right) + R_{К 1} R2 + \cfrac{R1 R2}{\beta_{СТ} + 1}} \);

\( {F_U}_0 = 1 + \cfrac{R_{К 1} {I_К}_0}{U_П}\);       \( {F_I}_0 = 1 + \cfrac{{I_Э}_0 R_Э}{U_П}\).

Комментарий

Все свойства данной схемы совершенно идентичны тому, что было описано для схемы предыдущей. Здесь стоит лишь отметить, что разделение на две части коллекторного резистора позволяет гибко устанавливать (регулировать) глубину обратной связи по напряжению. Такая возможность особенно важна для каскадов, в которых ООС по напряжению может оказывать вредное влияние на параметры в рабочей полосе частот (снижается коэффициент усиления). Однако, с другой стороны, быть может, чуть отличное, но не менее вредное влияние может оказывать и ООС по току. Именно используя рассмотренную здесь комбинированную схему задания смещения с двумя коллекторными резисторами, разработчик может сделать действие обоих видов ООС максимально сбалансированным (конечно, они не перестанут оказывать влияние на параметры каскада в рабочей полосе частот, однако такое влияние будет более равномерно отражаться на характеристиках каскада).