Схемы питания транзистора

Цепи питания транзистора должны обеспечивать определенный режим работы по постоянному току. При этом недопустимо отклонение в больших пределах от заданного режима под воздействием дестабилизирующих факторов (изменение температуры, колебание питающих напряжений и т.д.). При выборе того или иного вида цепей питания стремятся применять меньшее число источников питания и схемных элементов и по возможности снижать потребляемую мощность.

Исходный режим работы задается либо напряжением смещения U_бэп, либо током базы I_бп (координата начальной рабочей точки (НРТ)).

Смещение может быть фиксированным, например, по току базы(I_бп=const) или по напряжению на базе(U_бэп=const), либо автоматически регулируемым, когда при изменении тока коллектора напряжение или ток базы также из­меняются, но в сторону выравнивания режима работы транзистора.

Рассмотрим различные способы смещения более подробно.

1) Смещение постоянным током базы (рис.4)

Здесь ток базы

практически определяется источником питания коллекторной цепи Е_к и гасящим резистором R_б.

Схема отличается плохой температурной стабильностью. С ростом температуры I_кп изменяется существенно. Это объясняется сильной температурной зависимостью коэффициента β, а также большой относительной долей I_кб0 в составе I_кп.

Иначе говоря, для выполнения условия

I_бп = (1 – α_ст)I_эп – I_кб0≈ const

необходимо с ростом температуры увеличивать управляемую часть тока базы (I - _ст)I_э, чтобы скомпенсировать рост I_кбо, а для этого необходимо увеличивать U_бэп. При этом I_эп, а значит и I_кп растут значительно.

Величину гасящего резистора определяют по формуле:

2) Смещение постоянным напряжением "база-эмиттер" (рис.5)

Наряжение U_бэп=U_R2 обеспечивается базовым делителем напряжения R₁,R₂. Для уменьшения влияния I_бп на величину U_бэп выбирают I_дел=(2-10)I_бп.

Учитывая это условие и считая заданными I_бп и I_дел, сопротивления резисторов делителя рассчитываются следующим образом:

Температурная стабильность схемы несколько лучше предыдущей. При условии U_бэ=const с ростом температуры I_эп растет, что вызывает, естественно, и рост I_кп. Однако температурный дрейф НРТ при этом меньше, чем при I_бп=const, т.к. режим U_бэп=const в большей степени соответствует режиму I_эп=const.

Иногда вместо резистора R₂ используют диод в прямом направлении. При изменении температуры характеристика диода сдвигается примерно также как и I_к=f(U_б).

Например, при повышении температуры характеристика диода сдвигается влево, напряжение на диоде снизится приблизительно до такого значения, при котором ток коллектора практически не изменяется. Качество стабилизации режима лучше.

3) Смещение постоянным током эмиттера (рис.6) (эмиттерная стабилизация).

Здесь резистор R_э обеспечивает температурную стабилизацию режима покоя. Сопротивление его должно быть много больше нестабильного входного сопротивления транзистора со стороны эмиттера, то есть включенного по постоянному току в схеме "ОБ".

.

Рис. 6 Величина R_э принимается от сотен ом до единиц килоом (величина R_э должна быть меньше R_к). Напряжение базы (напряжение должно быть больше U_бэп).

.

Ток делителя определяется как I_дел = 2 ¸ 10 I_бп (при большем токе делителя стабильность схемы выше). Иногда ток делителя выбирается равным I_к/10.

Отсюда и .

Данный способ задания режима обеспечивает наилучшую температурную стабильность. При условии I_эп=const с ростом температуры I_кп изменяется незначительно. Это объясняется слабой температурной зависимостью коэффициента , а также тем, что наиболее нестабильный ток I_кб0 составляет лишь малую часть тока коллектора.

4)Цепь смещения с коллекторной стабилизацией (рис.7)

При небольшом изменении температуры и малом разбросе параметров можно обеспечить смещение с удовлетворительной стабильностью по схеме рис.7. При изменении, например увеличении, тока коллектора увеличивается ток эмиттера и уменьшается напряжение U_кэ = E_к – I_э R_к, что приводит к уменьшению тока базы и тока коллектора, иначе говоря всякое изменение тока коллектора встречает противодействие, уменьшающее степень этого изменения.

Величину резистора R_б определим так:

Таким образом, наилучшую стабильность режима покоя обеспечивает схема питания с эмиттерной стабилизацией, но она же является и наиболее сложной.