Nastavení a stabilizace pracovního bodu zesilovače

Nastavení pracovního bodu Má-li tranzistor bezchybně pracovat ,tj. bez zkreslení , zesilovat a správně spínat , musí mít správně nastaven pracovní bod. Ten je určena proudem Ic a napětím Uce . Nejprve se budeme zabývat klidovým stavem zesilovače Klikni

Jednostupňový zesilovač

Klidové nastavení pracovního bodu zesilovače. Budící zdroj a vnější zátěž jsou od zesilovače odděleny kondenzátory Cv1 a Cv2. Klidové poměry v obvodu určují rezistory v kolektoru , bázi a emitoru . Obvod určující nastavení klidového pracovní bodu má tedy tvar Klikni

Náhradní obvod pro stanovení pracovního bodu.

Grafickým znázorněním této rovnice je statická Pro kolektorový obvod můžeme napsat rovnici dle druhého Kirchhoffova zákona: 𝑅 𝑐 𝐼 𝑐 + 𝑈 𝑐𝑒 + 𝑅 𝑒 𝐼 𝑒 − 𝑈 𝑐𝑐 =0 Proud v bázi je velmi malý , proto ho můžeme zanedbat a obvodová rovnice se tedy zjednoduší do tvaru: 𝑅 𝑐 + 𝑅 𝑒 × 𝐼 𝑐 + 𝑈 𝑐𝑒 = 𝑈 𝑐𝑐 Grafickým znázorněním této rovnice je statická zatěžovací přímka klikni

a) Pro průsečík Uce platí, že Ic = 0 , z toho Ke konstrukci této přímky potřebujeme znát dva body. Jako nejvhodnější jsou průsečíky s osami Uce a proudu Ic . a) Pro průsečík Uce platí, že Ic = 0 , z toho vyplývá: 𝑈 𝑐𝑒 = 𝑈 𝑐𝑐 =12𝑉 (𝑏𝑜𝑑 𝐴) b) Pro průsečík s osou Ic platí , že Ucc = 0 z toho vyplývá: 𝐼 𝑐 = 𝑈 𝑐𝑐 ( 𝑅 𝑐 + 𝑅 𝑒 ) = 12 (820+180) = 12 1000 =12𝑚𝐴 (𝑏𝑜𝑑 𝐵) Výsledkem je Statická zatěžovací přímka Klikni

Řešení pracovního bodu

Tato přímka je geometrickým místem možných klidových pracovních bodů zesilovače. Pro správnou činnost se vyžaduje aby klidový pracovní bod byl umístěn ve středu charakteristiky. Pustíme-li na vstup zesilovače signál ze zdroje ve tvaru sinusovky , začne se nám poloha pracovního bodu měnit. Geometrickým místem jeho poloh je opět přímka.

Směrnice je určena zatěžovacím rezistorem Rz Směrnice této přímky je -1/Rz Dynamická zatěžovací přímka musí procházet klidovým pracovním bodem. Je rovnoběžná s posledně sestrojenou přímkou Uděláme rovnoběžku procházející klidovým pracovním bodem a dostaneme dynamickou zatěžovací přímku pro Rz = 644Ω klikni

Řešení pracovního bodu

Stabilizace pracovního bodu Kolísání polohy klidového pracovního bodu způsobuje nežádoucí změny , které mohou vést až ke ztrátě zesilovací vlastností či ke zničení tranzistoru. Pro zajištění stálé polohy pracovního bodu se používají tzv. stabilizační obvody.

Stabilizace pracovního bodu můstkovým zapojením

Děličem napětí složeným z rezistorů RB1 a RB2 je nastaveno konstantní napětí. Hodnota tohoto napětí se dá zapsat jako součet napětí UBE a úbytkem napětí URE Zvětší-li se proud tranzistoru a tedy i úbytek napětí na rezistoru RE musí se zmenšit napětí UBE a tím dojde k přivření tranzistoru a zmenšení proudu do báze na původní hodnotu Při poklesu proudu se napětí na rezistoru RE zmenší , tím se zvětší napětí UBE , tranzistor se pootevře a proud se zvětší na původní hodnotu.

Stabilizace pracovního bodu zpětnovazebním odporem

Proud bází je určen napětím na kolektoru a hodnotou bázového odporu. Zvětšováním proudu do báze se tranzistor otevírá a jeho odpor klesá. Zmenšováním proudu je tomu naopak Příklad funkce: vlivem okolní teploty se tranzistor zahřeje a jeho odpor se zmenší , poklesne z toho důvodu napětí na kolektoru a tím se zmenší i proud do báze a to způsobí přivření tranzistoru , zvětšení odporu a návrat do původního stavu.

Stabilizace pracovního bodu termistorem

Podstata této stabilizace spočívá v tom , že změna okolní teploty způsobuje zvětšování proudu tranzistoru , způsobuje zároveň i to ,že se zmenšuje napětí na bázi a tím dochází k částečné kompenzaci. Nedostatkem této kompenzace je to že se korigují pouze teplotní vlivy. Tato stabilizace se většinou kombinuje s ostatními způsoby stabilizace.