Стабилизация режима работы усилителя

Причины нестабильной работы:

1. Нестабильность напряжения источника питания (ИП).

2. Разброс параметров транзистора (при смене транзистора трудно подобрать два одинаковых по своим параметрам транзистора).

3. Старение элементов.

4. Главная причина – изменение температуры окружающей среды.

Эмиттерная стабилизация

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

Стабилизирующим элементом в этой схеме является резистор Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru .

Принцип работы:

С ростом температуры все токи транзистора увеличиваются, рабочая точка (РТ) смещается вверх по нагрузочной прямой – режим работы усилителя нарушается.

Но с ростом тока эмиттера Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru растет падение напряжения UЭ на резисторе Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru ( Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru ), что приводит к уменьшению напряжения смещения Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru .

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru 2-й закон Кирхгофа для участка цепи: Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

сonst

(слабо зависит от температуры)

Уменьшение напряжения смещения сопровождается закрыванием транзистора, в результате чего все токи его уменьшаются, т.е. РТ возвращается в исходное состояние – режим стабилизируется.

В схеме действует ООС по току за счет наличия резистора Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru , который относится и к входной и к выходной цепям одновременно, в результате чего часть мощности выходного сигнала поступает на вход схемы. Причем, через этот резистор протекает как постоянный, так и переменный токи, т.е. действует ООС как по постоянному, так и по переменному токам.

ООС по постоянному току желательна, т.к. за счет нее происходит стабилизация рабочего режима.

ООС по переменному току нежелательна, т.к. происходит потеря на

резисторе Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru переменного (полезного) напряжения, что ведет к уменьшению коэффициента усиления по напряжению Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru .

Для уменьшения ООС по переменному току параллельно Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru подключают конденсатор Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru большой емкости.

Чтобы переменный ток не протекал через Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru , необходимо выполнение условия: Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru . Если это неравенство выполняется, то тогда переменный ток будет протекать через конденсатор Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru , т.е. нежелательные потери полезного сигнала будут минимальны.

Таким образом, роль блокировочного конденсатора Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru - исключить (уменьшить) ООС по переменному току. Другими словами: блокировочный конденсатор Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru обеспечивает нулевой потенциал эмиттера для переменного тока.

Коллекторная стабилизация

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

Стабилизирующими элементами в данной схеме являются резисторы Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru . Принцип работы:

С ростом температуры все токи транзистора увеличиваются, рабочая точка (РТ) смещается вверх по нагрузочной прямой – режим работы усилителя нарушается.

Но рост токов Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru и Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru сопровождается ростом падения напряжения на резисторе Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru , что приводит к уменьшению выходного напряжения Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru .

2-й закон Кирхгофа для выходной цепи:

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

const

В схеме присутствует ООС (за счет наличия Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru ). Т.к. выходное напряжение уменьшилось, то уменьшится и напряжение обратной связи Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru , поскольку оно является частью выходного напряжения, что, в свою очередь, приведет к уменьшению тока Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru : ( Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru ; Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru )

Если один из токов транзистора уменьшается, то автоматически уменьшаются и два других тока (в данном случае Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru ):

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru ; Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

Таким образом, РТ возвращается в исходное положение – режим работы усилителя стабилизируется.

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru 6.7 Анализ АЧХ ШПУ

Рассмотрим ШПУ с эмиттерной стабилизацией:

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru - входное сопротивление следующего каскада. Если следующий каскад точно такой же, то Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru .

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru , где

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru - паразитная емкость нагрузки;

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru - выходная емкость данного каскада;

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru - входная емкость следующего каскада.

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru АЧХ такого усилителя: КU идеальная АЧХ

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru КU0

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru реальная АЧХ

Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru 0 f

На средних частотах АЧХ реального и идеального усилителя совпадают, т.е. амплитудно-частотные искажения (АЧИ) отсутствуют. На нижних и верхних частотах наблюдаются завалы АЧХ, говорящие о присутствии АЧИ.

Факторы, оказывающие влияние на АЧХ в области НЧ и ВЧ:

· частотные свойства самого транзистора;

· наличие элементов схемы, обладающих реактивным сопротивлением (в данном случае – это Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru );

· наличие паразитной емкости нагрузки Стабилизация режима работы усилителя - student2.ru .

Наши рекомендации