УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
В усилителе на БТ транзистор должен работать в активном режиме, при котором эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. В усилителях, показанных на рис. 5.2, а и рис. 5.3. смещение осуществляется отдельными источниками, однако в большинстве случаев вместо этих источников используются специальные цепи смещения.
В зависимости от способа смещения эмиттерного перехода различают усилители с фиксированным током базы, с фиксированным напряжением база — эмиттер и с цепью смещения с отрицательной обратной связью.
Усилитель с фиксированным током базы.Схема усилительного каскада с фиксированным током базы показана на рис. 5.7, а.
Расчет режима покоя начинается с построения выходной нагрузочной прямой на семействе статических выходных характеристик (рис. 5.7, б) в соответствии с уравнением

и выбора рабочей точки А на выходных и входных (рис. 5.7, б, в) характеристиках. При заданных значе ниях Ек и RK режим покоя однозначно опре-

деляется значением тока базы IБо, равным

и не зависящим от типа транзистора, так как
. Следовательно, формула для расчёта сопротивления резистора
имеет вид

Усилитель с фиксированным напряжением базы.Режим покоя можно обеспечить и другим способом, задав, например, постоянное напряжение смещения эмиттерного перехода с помощью делителя R1R2, как показано на рис. 5.8. Это напряжение подается на эмиттерный пере-

ход с резистора R2. Таким образом, должно быть обеспечено равенство

где Iд — ток, протекающий через делитель R1R2. Тогда


Ток делителя Iд в маломощных каскадах предварительного усиления выбирают из условия Iд = (5...1О)IБ0, а в мощных каскадах — из условия Iд = (2...5)IБ0.
Недостатком усилителей с фиксированным током базы и с фиксированным напряжением база — эмиттер является их низкая температурная стабильность. Изменение температуры приводит к изменению тока базы (а также токов коллектора и эмиттера), что вызывает изменение режима покоя.
Усилитель с эмиттерной термостабилизацией.Для стабилизации режима покоя в усилитель вводят элементы или цепи, создающие ООС. На рис. 5.9, а показана схема усилителя с фиксированным напряжением база — эмиттер и последовательной ООС по току, образуемой резистором R3 в цепи эмиттера.
В таком усилителе

где 
Рассмотрим, как осуществляется стабилизация режима в таком усилителе при изменении температуры (термостабилизация).
Увеличение температуры вызывает увеличение токов
,
,
и напряжения
. Так как напряжение
с изменением температуры практически не изменяется, то увеличение напряжения UR3 приводит к уменьшению напряжения
. Уменьшение напряжения
влечет за собой уменьшение токов транзистора.В результате изменения токов транзистора, вызванные изменением температуры, при наличии резистора R3 оказываются меньшими, чем в усилителе без такого резистора. Поэтому резистор R3 называют резистором термостабилизации.
Расчет сопротивлений резисторов R1, R2 и R3 осуществляется следующим образом:

В целях экономичности и получения удовлетворительной температурной стабильности напряжение
выбирают в пределах

Затем определяют

Рассмотренный вид стабилизации режима работытранзистора называют эмиттерной стабилизацией.
Усилитель с коллекторной стабилизацией режима.В данном усилителе (рис. 5.9, б) через резистор R1 дейст вует параллельная ООС по напряжению.

Сопротивление этого резистора рассчитывается по формуле

Стабилизация режима покоя в таком усилителе заключается в следующем. Увеличение температуры приводит к увеличению токов
,
и
. В результате увеличивается напряжение
, анапряжение
уменьшается. Так как

то уменьшение
вызывает уменьшение тока
и, следовательно, уменьшение токов Iко,
.
Коэффициент нестабильности.Для количественной оценки термостабильности режима усилительных каскадов с ООС на БТ вводится коэффициент нестабильности N. Этот коэффициент показывает, во сколько раз температурные изменения коллекторного тока
в усилителес ООС больше, чем температурные изменения коллекторного тока
в усилителе с идеальной термостабилизацией режима, т. е.

Для усилителя с ОЭ, схема которого показана на рис. 5.9, а, выражение коэффициента нестабильности принимает вид

где
— сопротивление переменному току базовой цепи.
Согласно выражению (5.2), при R3 — 0, т. е. при отсутствии ООС,
. Если
, то получим усилитель с идеальной термостабилизацией, у которого
. Таким образом, значения коэффициента нестабильности могут составлять от 1 до
и зависят от сопротивления резистора R3 в цепи эмиттера.
Недостатком стабилизации режима с помощью ООС является увеличение расхода мощности, потребляемой усилителем от источника питания, и уменьшение коэффициента усиления. При усилении переменного напряжения последний недостаток устраняется шунтированием элементов ООС конденсаторами большой емкости.