Способы подачи напряжения смещения в усилителях.
Недостатком схем с автономным смещением (рис.5.6) является наличие двух источников напряжения (Есм и Ек).
Вопрос задания рабочей точки (РТ) решается двумя способами — она задается либо автономным независимым источником (рис.5.6), но этот метод неэкономичен особенно в многоступенных усилителях, либо применяется автоматическая подача напряжения смещения в цепь базы. В современных усилительных каскадах предпочтенье отдаётся второму способу: схема «сама» вырабатывает напряжение автосмещения для того, чтобы задать РТ. Рабочая точка задается постоянными составляющими токов и напряжений в режиме покоя. На рис. 5.7 и 5.8 даны две схемы усилителей на транзисторах с ОЭ с автоматической подачей напряжения смещения в цепь базы.
Существует два метода автоматической подачи напряжения в цепь базы:
1. Подача напряжения смещения от источника коллекторного напряжения Ек через гасящий резистор (на рис.5.7 ─ через резистор Rб1) ─ метод фиксированного тока.
2. Подача напряжения смещения от источника коллекторного напряжения Ек через делитель напряжения (на рис.5.8 ─ делитель напряжения из резисторов Rб1 и Rб2) ─ метод фиксированного напряжения.
5.2. О назначении элементов в схемах усилителей на рис. 5.7; рис.5.8.
Внимание. Пункт 5.2. проработать надо особенно внимательно и не торопясь: чтобы в дальнейшем уметь проектировать электронные усилители, необходимо чётко представлять назначение каждого элемента, его роль при настройке усилителя в определённом режиме.
 Рис. 5.7. Схема УЗЧ с ОЭ с автосмещением через гасящий резистор |  Рис.5.8. Схема УЗЧ с ОЭ с автосмещением через делитель напряжения |
· Ек — напряжение источника питания в коллекторных цепях усилителей. Энергию этого источника схема преобразует в переменную и подчиняет форме входного сигнала.
· Генератор переменной ЭДС (Uвх)на входе усилителей — напряжение этого генератора надо будет усиливать.
· Разделительные конденсаторы Ср1(и Ср2) не допускают поступления на вход усилителя постоянной составляющей, которая может быть в генераторе переменной ЭДС (от генератора входного сигнала Uвх). Сопротивления этих конденсаторов на самой низкой частоте должны быть минимальными, чтобы не произошло «завала» частотной характеристики. На рис.5.9 приведена схема замещения входной цепи усилителя с акцентом на потери (Uc) полезного входного сигнала на сопротивлении разделительного конденсатора. Ранее, на рис 5.2, была показана АЧХ усилителя, на которой виден срез («завал») на низкой частоте, одной из причин которого может оказаться неправильно подобранная ёмкость разделительного конденсатора.
 Рис.5.9.. Влияние сопротивления конденсатора Срна коэффициент усиления по напряжению (Uбэ = Uвх — IбXc, где IбXc — падение напряжения полезного переменного сигнала на сопротивлении конденсатора).  |
· Сб — блокировочный конденсатор. Сб устраняет потери полезного переменного напряжения на внутреннем сопротивлении источника Ек.
· Резисторы Rб1, Rб2, Rэ — элементы автосмещения и температурнойстабилизации положения РТ на ВАХ ─ режимные элементы.
· Резистор Rк — нагрузка в коллекторной цепи.
· Ключ «К» в схеме на рис.5.8 в цепи эмиттера —коммутирует цепь конденсатора Сэ (ключ отключает или включает в схему конденсатор Сэ). Сопротивление конденсатора Сэ по переменной составляющей тока в 5 …10 раз меньше сопротивления Rэ. При положении ключа «К» в позиции «замкнут» конденсатор Сэшунтирует резистор Rэ (φэ
≈ 0) и, таким образом, в схеме усилителя устраняется ООС по переменной составляющей тока. При разомкнутом ключе «К» в схеме будет действовать ООС по переменной составляющей тока, которая значительно повлияет на усилительные свойства усилителя по напряжению (ООС уменьшает коэффициент усиления усилителя по напряжению).
Примечание. По ООС материал дан в лекции 7.
Источник
Способы подачи смещения.
Фиксированное смещение можно осуществить фиксированным током или фиксированным напряжением.
Смещение фиксированным напряжением база-—эмиттер создается от общего источника Ек делителем R1R2 (рис. 23, а). Ток делителя Iд создает на резисторе R2 падение напряжения,- приложенное в проводящем направлении к эмиттерному р-n-переходу. Чтобы смещение оставалось неизменным при колебаниях температуры или смене транзистора, сопротивление резистора R2 желательно выбирать небольшим. Однако при этом снижается входное сопротивление усилителя. В зависимости от выходной мощности и режима работы каскада ток делителя принимают Iд= (2÷5)Ioб. С ростом тока Iд возрастает потребление энергии и снижается к. п. д. каскада. Такой способ смещения находит применение в усилителях режима В при малых колебаниях температуры.
В схеме с ОЭ смещение фиксированным током базы от общего источника осуществляется через большое гасящее, сопротивление резистора R1 (рис. 23, б). Начальный ток базы Ioб =(Ек-Uoб)/R1. Пренебрегая Uоб по малости, Ioб≈Eк/R1 отсюда следует, что ток базы зависит только от внешних параметров. В схеме с ОЭ ток базы Iоб определяется коэффициентом передачи h21э=Iк/Iб, который весьма различен у однотипных транзисторов, поэтому схема с фиксированным током базы малопригодна для серийной аппаратуры, а также чувствительна к температурным колебаниям. В схеме с ОБ режим смещения задается фиксированным током (рис. 23, в), протекающим через эмиттерный переход и R1. Конденсатор Сб разделяет постоянную и переменную составляющие тока. Через этот конденсатор по переменной составляющей база получает нулевой потенциал, поскольку для переменной составляющей сопротивление конденсатора xс
В приведенных схемах смещение на транзистор подается как параллельно с источником сигнала (см. рис. 23, а), так и последовательно с ним (см. рис. 23, бив). Для отделения по постоянному току выхода источника сигнала от управляющего электрода транзистора в схемах включен разделительный конденсатор С1 (см. рис. 23, а и б).
Рис. 23. Схемы подачи фиксированного смещения
Источник
Понятие рабочей точки. Основные способы подачи смещения во входные цепи транзисторов
Для нормальной работы усилительного каскада необходимо выбрать и задать для транзистора в усилительном каскаде определенный режим работы по постоянному току, который определяется значениями постоянного тока Iк0 и напряжения Uкэ0. Току Iк0 соответствуют определенные значения Iб0 и Uбэ0. Параметры Iк0, Iб0 и Uбэ0 задают на вольт-амперных характеристиках транзистора точку, которая называется рабочей точкой или точкой покоя.
В транзисторах резисторных каскадов предварительного усиления между входными электродами (базой — эмиттером (коллектором) или затвором -истоком (стоком)) подают небольшое постоянное напряжение – напряжение смещения. Его величина составляет для германиевых транзисторов (0,1 ¸ 0,5) В, для кремниевых – (0,2 ¸ 1,0) В.
В приведенной ранее на рис.1 схеме усилительного каскада используются два источника постоянного напряжения, это неудобно с конструктивной точки зрения. Более практичны схемы с одним источником питания. Напряжение смещения обычно подается от того же источника, от которого питается и выходная цепь транзистора. Существуют два основных способа подачи смещения: фиксированным током и фиксированным напряжением.
Подача смещения фиксированным током базы
Простейшая схема усилителя с ОЭ, называемая схемой с фиксированным током базы (рис.3а), содержит всего три пассивных элемента: 
, 
, 
.
С резистора снимается усиленное выходное напряжение, резистор служит для создания смещения на базе транзистора (для создания необходимого напряжения между базой и эмиттером), а конденсатор (разделительный) вводят в схему для предотвращения падения постоянного напряжения из внешних цепей на базу транзистора. В отсутствии сигнала:
В связи с тем, что ток базы очень резко возрастает, при увеличении напряжения 
в любом транзисторе (рис.3б), можно принять, что для германиевых транзисторов 
, для кремниевых 
, а для арсенидгаллиевых 
.
На практике вместо выражения (1) часто пользуются более простым соотношением:
т.е, при фиксированном напряжении питания Ек и конкретном значении Rб ток базы имеет фиксированное значение.
Работа реальной схемы с фиксированным током базы оказывается неудовлетворительной из-за нестабильного положения рабочей точки транзистора. Главными причинами, влияющими на положение рабочей точки, являются изменения температуры окружающей среды, вызывающее изменения напряжения Uбэ0, теплового тока коллекторного перехода Iт.п. (Iк0 = Iб0 h21э + Iт.п., где (h21э — статический коэффициент усиления по току транзистора в схеме с общим эмиттером)и самого h21э. При изменении температуры от -40 до +40 0 С напряжение коллектора и коллекторный ток изменяются примерно в 1,4…1,5 раза. Лучшую стабильность рабочей точки обеспечивает схема подачи смещения фиксированным напряжением база-эмиттер.
Подача смещения фиксированным напряжением база-эмиттер
 |
Напряжение смещение подается через делитель R1 – R2 (рис. 4).
R2 выбирается по величине гораздо меньшим, чем входное сопротивление транзистора, так что ток Iд, протекающий через R2 невелик (Iд = (5 ÷10) Iб0 для каскадов предварительного усиления, Iд = (1 ÷ 5) Iб0 – для мощных оконечных каскадов). Это позволяет записать
Источник
Цепи подачи смещения
Подача смещения может быть реализована с помощью дополнительного источника питания Eсм. Этот способ практически не используется, так как применение двух источников питания нерационально.
В каскадах на электронных лампах и полевых транзисторах используется способ автоматического смещения (см. рис.3.1., 3.3). Элементами автоматического смещения в этих схемах являются Rк и Rи. По переменной составляющей эти резисторы зашунтированы Ск и Си. Следовательно, на этих резисторах происходит падение напряжения Uсм=Iа0Rн=IcoRн. Падение напряжения на R1 отсутствует, так как ток, протекающий по этой цепи равен нулю.
Рассмотрим способы подачи смещения в каскадах на биполярных транзисторах. Для установления необходимого рабочего режима на базу р-n-р транзистора относительно эмиттера нужно подать небольшое отрицательное смещение (0,05-0,5 В). Это смещение желательно получить от источника Eк, чтобы исключить второй источник питания.
Первый способ подачи смещения фиксированным током базы при помощи гасящего сопротивления R1 показан на рис.4.2,а. R1 и 
образуют делитель напряжения, причем R1>>rэб. Следовательно, ток смещения 
в цепи базы определяется только номиналом R1
Этот постоянный ток является смещением. Если смещение необходимо выразить напряжением, то оно определяется как падение напряжения Uсм=Iбоrэб.
Рис.4.2. Схемы подачи смещения: а – фиксированным током; б – фиксированным напряжением.
Схема проста (мало элементов), однако имеет следующий недостаток: при смене транзистора требуется индивидуальный подбор R1. Кроме того, изменение обратного тока сильно влияет на режим работы.
Смещение фиксированным напряжением (рис.4.2,б) достигается с помощью делителя R1R2. Для того, чтобы 
было постоянным и определялось только падением напряжения на R2, делитель R1R2 должен быть низкоомным, т.е. R2
Источник
