Схема цепи питания с эмиттернои стабилизацией

СХЕМА ЦЕПИ ПИТАНИЯ С ЭМИТТЕРНОИ СТАБИЛИЗАЦИЕЙ

Рассмотренные ранее схемы стабилизации не всегда обеспечивают желаемую стабильность тока коллектора. Поэтому для улучшения, стабилизации используется от­рицательная ОС. Схемы стабилизации тока покоя тран­зистора с помощью отрицательной ОС подразделяются на эмиттерную, коллекторную и комбинированную. Схема эмиттерной стабилизации получила распространение в усилительных каскадах переменного тока, охваченных отри­цательной ОС.

Если в эмиттерную цепь транзистора схе­мы стабилизации  включить резистор Рэ, то каскад бу­дет охвачен последовательной по то­ку отрицательной ОС, обеспечивая эмиттерную стабилизацию. Схема с эмиттерной стабилиза­цией тока коллектора изображена на рисунке.

Стабилизация коллекторного тока в этой схеме осуществляется следующим образом. Если под действием какого-либо дестаби­лизирующего фактора увеличивается ток коллектора, то он вызывает рост эмиттерного тока, что приводит к уве­личению падения напряжения на резисторе RЭ Это на­пряжение, приложенное плюсом к эмиттеру транзистора и минусом к корпусу, подается через параллельное со­единение резисторов R1Б и R2Б на базу транзистора. На­пряжение, которое подводится через делитель ко входу транзистора,

Где

 С увеличением тока эмиттера модуль напряжения база — эмиттер возрастает, а так как это напряжение минусом подается на базу транзистора, то сильнее пре­пятствует возрастанию тока коллектора. Таким спосо­бом и осуществляется поддержание коллекторного тока на одном уровне. Естественно, что ток покоя коллектора при отрица­тельной ОС будет меньше, чем без ОС, и это уменьше­ние тока, так же как и эффективность стабилизации, зависит от глубины ОС.

При увеличении сопротивле­ния RЭ в эмиттерной цепи возвратная разность растет, отрицательная ОС становится более глубокой, но при этом происходит и большее падение напряжения на ре­зисторе RЭ, что равноценно уменьшению напряжения источника питания на такую же величину. Это необхо­димо учитывать при выборе сопротивления RЭ. Кроме того, для лучшей подачи напряжения ОС (IэRэ) на базу транзистора сопротивление RQ должно быть как можно меньшим.

Однако выбор сопротивлений резисторов R1Б и R2Б, параллельное соединение которых эквивалентно RБ, производится так, чтобы не уменьшать входное сопро­тивление каскада, что может привести к перегрузке предшествующего каскада. При малом сопротивлении RЭ ток потребления транзистора возрастает и энергети­ческие показатели каскада ухудшаются.

Кроме того, с ростом сопротивления RЭ глубина ОС увеличивается и уменьшается основной показатель каскада—коэффи­циент усиления. Чтобы коэффициент усиления каскада не уменьшался, параллельно резистору RЭ подключает­ся конденсатор большой емкости. Благодаря этому дей­ствие отрицательной ОС по переменному току сводится к нулю и остается только действие ОС по постоянному току, что и обеспечивает стабилизацию тока покоя. Если сопротивление, резистора RЭ небольшое, то подключать конденсатор большой емкости не имеет смысла, так как в этом случае отрицательная ОС умень­шает коэффициент усиления незначительно. Она также стабилизирует коэффициент усиления и уменьшает не­линейные искажения. Каскады с резистором небольшого номинала в цепи эмиттера без шунтирующего конденса­тора находят широкое применение в интегральных уси­лителях. Они имеют практически нулевую чувствитель­ность к изменению сопротивлений коллекторного и эмиттерного резисторов.

Для анализа схемы эмиттерной стабилизации  можно воспользоваться эквивалентной схе­мой, если в цепь базы доба­вить резистор RБ, а в цепь эмиттера RЭ .Записывая по законам Кирхгофа соответствующие уравнения для эквивалентной схемы и разрешая их для приращения коллекторного тока, получаем

Из выражения видно, что увеличение сопротивления RЭ при­водит к уменьшению приращения тока IK.

Однако расчет сопротивлений резисторов RБ1, RБ2 и RЭ часто производится с использованием коэффициен­та нестабильности тока SJ который показывает, во сколько раз ток коллектора  изменяется сильнее в данной схеме стабилизации по сравнению со схемой стабилизации с двумя источниками при одинаковом из­менении обратного тока коллектора:

Запишем выражение коэффициента нестабильности для всех схем стабилизации с одним источником:

Как следует из этого, увеличение RЭ и уменьшение RБ способствует повышению стабильности тока коллектора и уменьшению коэффициента нестабильности SJ кото­рый стремится к единице.

Вместе с тем увеличение RЭ и уменьшение RБ приводят к снижению экономичности питания каскада, а также его входного сопротивления. Поэтому на практике ограничиваются значениями SJ = 2...4 и в редких случаях SJ = 1,5...2. По выбранному значению SJ, определяются необходи­мые сопротивления для схемы эмиттерной стабилиза­ции:

где UБ—напряжение на базе относительно земли, оно выбирается от 1 до 5 В; IЭ—ток эмиттера в точке покоя.

Недостатком схемы с эмиттерной стабилизацией то­ка покоя коллектора является большое число резисто­ров (четыре).