Laboratorium Elektroniki cz I 0

196

W praktyce najszersze zastosowanie ma układ OE, przede wszystkim z_e względu na uzyskiwane tam największe wartości wzmocnienia. Oba pozostałe układy są w rzeczywistości transformatorami impedancji, a ich właściwości wzmacniające są znacznie gorsze. Układ OB jest bardzo rzadko stosowany we wzmacniaczach małej częstotliwości (m.cz.). Natomiast układ OC jest powszechnie stosowany w stopniach separujących, w miejscach gdzie niezbędne jest uzyskanie dużej impedancji wejściowej lub małej wyjściowej. Dlatego też układ OE przyjęto jako podstawowy stopień wzmacniający małej częstotliwości, który będzie dalej szczegółowo omówiony.

11.2.2. Układ polaryzacji tranzystora we wzmacniaczu rezystancyjnym

Wybór statycznego punktu pracy tranzystora decyduje o właściwej pracy układu wzmacniacza. Zależą od niego podstawowe parametry wzmacniacza, takie jak: wzmocnienie, moc wyjściowa, rezystancje wejściowa i wyjściowa, poziom szumów i zniekształcenia wzmacnianego sygnału. Dobór punktu pracy jest uzależniony od przeznaczenia układu i warunków jego pracy, nie można więc podać uniwersalnych kryteriów jego wyboru. Należy zdawać sobie sprawę, że w praktyce tego doboru dokonuje się na drodze kompromisu pomiędzy wieloma sprzecznymi wymaganiami.

) wy

a)

Rys. 11.3. Schemat ideowy wzmacniacza rezystancyjnego (a) oraz dopuszczalne pole wyboru położenia punktu pracy P (b)

Na rys. 11.3a przedstawiono najprostszy wzmacniacz oporowy w układzie OE. W tym przypadku podstawowymi parametrami określającymi położenie punktu pracy P są wartości prądu kolektora lc<pj i napięcia między kolektorem a emiterem Uce(pi-Statyczny punkt pracy P musi się znajdować w obszarze ograniczonym przez następujące warunki: 1 - prąd zerowy kolektora Iceo, 2 - maksymalne dopuszczalne napię-

powered by

Mi siół

_cje kolektora U_CEmax, 3 - ograniczenie od wtórnego przebicia przy obecności silnych pól elektrycznych w bazie tranzystora (istotne w tranzystorach w.cz.), 4 - maksymalna dopuszczalna moc strat P^, 5 - maksymalny dopuszczalny prąd kolektora l_Cmax.

6 - napięcie nasycenia UcEsat- Na rys. 11.3b zaznaczono dodatkowo obszary, w których: powstają zwiększone zniekształcenia nieliniowe (7), występuje zjawisko zmniejszonej niezawodności tranzystorów (8) oraz występują najmniejsze szumy własne tranzystora (9). W dalszych rozważaniach przyjęto założenie, że punkt P znajduje się w obszarze dozwolonym. Współrzędne statycznego punktu pracy P to stałe wartości Uce(P) i lc(P) (rys. 11,4c). Położenie punktu P zależy od wartości napięcia zasilania układu Ucc (co zilustrowano na rys. 11.4b), powodując równoległe przesuwanie prostej obciążenia: a = arcctg R_c = const. Drugim czynnikiem decydującym o położeniu punktu P jest wartość rezystancji w obwodzie kolektora R_c:

I_c - (Ucc^-U_CE)    (11-1)

^Rc

Zmiana wartości tej rezystancji powoduje zmiany nachylenia prostej obciążenia (wzór (11.1)), co zilustrowano na rys. 11.4a. Zmieniając wartości stałego prądu bazy Ib, możemy zmieniać w sposób ciągły położenie punktu pracy wzdłuż prostej obciążenia rezystancji Rc- Wartość prądu bazy w punkcie pracy Ib<p) ustalamy przez dobór odpowiedniej wartości rezystora Rb- Od wartości napięcia Uce(P) zależy amplituda największego, nie zniekształconego napięcia wyjściowego, możliwego do uzyskania we wzmacniaczu, przy czym największe napięcie wyjściowe można uzyskać dla

UcE(P) U_c

(rys. 11.4c). Wówczas, zakładając sinusoidalne pobudzenie wzmac

niacza, przy jego przesterowaniu obie „połówki" sinusoidy są obcinane symetrycznie, a zniekształcenia są najmniejsze. W sytuacji gdy nie ma dodatkowych założeń (np. dopuszczalne napięcie UcEma*. konieczność galwanicznego sprzężenia z następnym stopniem itp.), w ten właśnie sposób należy dobierać napięcie Uce(p>, szczególnie Przy dużych wartościach sygnału wejściowego (E_g). Punkt pracy tranzystora może się poruszać tylko po prostej obciążenia wynikającej z przyjętych wartości rezystancji Rc i napięcia U_cc (dla Ro»R_c) pomiędzy punktami W (na granicy obszaru nasycenia) a Z (na granicy obszaru odcięcia). Obranie punktu pracy Pi leżącego zbyt blisko punktu W (rys. 11.4c) spowoduje obcinanie dolnych „połówek" nawet