Активний компонент підсилювача (Транзистор, операційний підсилювач, електронна лампа) для виконання тієї чи іншої функції повинен мати цілком певні координати статичного режиму: напруги на електродах, струми через висновки. Тут ми будемо аналізувати роботу активних компонентів тільки в лінійному режимі. Координати статичного режиму будуть задаватися за допомогою резисторів, стабілітронів, діодів, джерел ЕРС або струму, що підключаються до висновків активних компонентів; ці елементи будемо називати ланцюгами зміщення.
Параметри елементів ланцюгів зсуву повинні бути визначені на основі розрахунку, який виконується, як правило, на основі рішення системи рівнянь, складеної на основі першого і другого правил Кірхгофа.
Так, для схеми, наведеної на малюнку 1, справедлива наступна система рівнянь:
В
де U Б - потенціал бази транзистора; I K , I Е - струми колектора і емітера транзистора відповідно; U КБ , U БЕ - різниця потенціалів між відповідними електродами.
В
Рис. 1. Схема встановлення статичного режиму біполярного транзистора
Друге рівняння системи (1) можна спростити, якщо виконується умова: I Б << U Б / R Б2 , яке , по суті, означає, що струм бази пренебрежимо малий у порівнянні з струмом дільника R Б1 , R < i> Б2 ; тому першим доданком у правій частини другого рівняння системи (1) можна знехтувати.
Для сучасних кремнієвих транзисторів малої і середньої потужності можна вважати, що в активному режимі U БЕ В»0,6 Вё 0,7 В, а інші параметри - будь струм або напруга, опору резисторів - можуть бути невідомими. На практиці найчастіше зустрічаються три основних ситуації.
1. Повністю відсутня або є мінімальна вихідна інформація про координати статичного режиму транзистора. Потрібен здійснити параметричний синтез схеми - розрахувати параметри ланцюга зміщення. Оскільки в цьому випадку система рівнянь (1) містить тільки невідомі величини, припустимо безліч її рішень. У цьому випадку необхідно задатися деякими параметрами елементів ланцюга зміщення і, керуючись інженерними міркуваннями, вибрати розумні координати статичного режиму транзистора.
перше, визначають положення робочої точки (РТ) на вхідний і вихідний характеристиках транзистора (рис. 2). Необхідно, щоб РТ (рис. 2а) лежала нижче кривої I = f ( P К.Макса ) - так званої кривої рівної потужності; таким чином гарантується відсутність перевищення граничних експлуатаційних параметрів транзистора. Для цього необхідно провести навантажувальну пряму, перетинає осі координат в точках Е П і Е П / R К так, щоб вона повністю лежала нижче кривої рівної потужності, і на ній вибрати положення РТ. По суті, навантажувальна пряма показує можливі координати робочої точки при обраному резистори R К і напрузі Е П при зміні опору проміжку колектор-емітер транзистора від нуля до нескінченності, тобто від режиму насичення до режиму відсічення.
друге, для малопотужних транзисторів рекомендується встановлювати типові значення параметрів струмів і напруг, що входять в систему (1.1): I К В» 1 мА; напруга живлення Е П - з стандартного ряду - 3; 4,5; 5; 6,3; 9; 15 [B] і т.д. Напруга колектор-емітер можна вибирати з умови:
U КЕ В» ( E П - I Е R Е )/2.
В
Рис. 2. Вихідні а) і вхідна б) характеристики біполярного транзистора
У цьому випадку можна забезпечити максимально можливу неспотворену амплітуду сигналу на виході підсилювача в схемою з загальним емітером або із загальною базою. Якщо передбачається, що амплітуда сигналу на виході підсилювача буде мала (кілька десятків - сотень мілівольт), статичну напругу колектор-емітер повинно вибиратися з умови забезпечення активного режиму роботи транзистора (перехід колектор-база зміщений у зворотному напрямку).
2. Існує деяка вихідна інформація: частина координат статичного режиму задана, визначені номінали деяких резисторів. Природно, розрахунок ведеться з урахуванням заданих параметрів, а інші невідомі в системі (1) вибираються з тих же міркувань, що і в першому випадку. При цьому, можливо, доведеться використовувати декілька ітерацій для отримання раціональних значень невідомих велич...
