летворительной стабильности тока коллектора, несмотря на разброс, нестабильность и температурную зависимость параметров транзистора. Для этого достаточно применить источник питания эмиттерной цепи с напряжением Еа > <7э.б, причем изменения t/s.6, не превышающие десятых долей вольта, не будут существенно отражаться на величине тока эмиттера. На практике выбирают £8=5 н-10 в, что гарантирует стабильность Ig не хуже единиц процентов.

Нестабильность тока коллектора, связанная с изменениями Да и Д/ко параметров а и /ко, составляет

Д/к /к

/э Да + Д /

<

/90 +/ко а

(9-225)

и выбором необходимого значения тока эмиттера (например, /8>10/ко макс) может быть доведена до 10% и меньше.

Нестабильность второй величины, характеризующей рабочую точку, - напряжения коллектора Окл - определяется соотношением

Д к.б

/ Е

(9-226)

и не превышает нестабильности тока коллектора при условии, что номинальное напряжение коллектора к.б выбрано не менее половины к.

Рассмотренная схема питания отличается наилучшей стабильностью рабочей точки. Наихудшая стабильность свойственна схеме с одним источником питания при отсутствии сопротивления постоянному току в цепи эмиттера (рис. 9-92). Ввиду того что, как правило, £ .8 >f/6.8, в этой схеме оказывается высокостабильным ток базы

/б= 7- (9-227)

причем ток коллектора составляет

-/б + -zt/ko (9-228)

меняется ток коллектора /к в данной схеме при одинаковом Изменении обратного тока /ко по сравнению со схемой с двумя источниками питания (для схемы рис 9-91 5=1).

Следует сразу же отметить, что, не-, смотря иа такое частное определение коэффициента нестабильности S, в действительности он характеризует возможные из-

и в j- (примерно в Р) раз сильнее зависит от изменений обратного тока коллектора, чем в схеме на рнс. 9-91. Уже ввиду разброса коэффициента усиления Р схема на рис. 9-92 требует для установления нужного тока коллектора индивидуального подбора сопротивления резистора Re. Введение в цепь эмиттерного тока сопротивлений (рис. 9-93) повышает стабильность тока коллектора. Для относительной оценки нестабильности коллекторного тока пользуются коэффициентом нестабильности

S = - , (9-229)

показывающим, во сколько раз сильнее из-

Рис. 9-93. Схемы питания транзистора от одного источника с повышенной стабильностью коллекторного тока.

менения тока коллектора под действием любых причин, в том числе в связи с разбросом и изменениями коэффициента усиления по току (Да) и под влиянием изменения падения напряжения на эмиттерном переходе (Д 8.б):

Д/к = 5

.Д ,.б + /зЛ ].

(9-230)

где Rt.a обозначает сопротивление постоянному току внешней цепи между зажимами база - эмиттер. Эта формула в равной мере справедлива для любой схемы питания транзистора и позволяет рассчитывать суммарное изменение тока коллектора транзистора.

Общее выражение коэффициента нестабильности S для всех схем, приведенных на рис. 9-93:

S =--, (9-231)

где /?э - сопротивление, обтекаемое эмиттерным током, а /?б - сопротивление эквивалентного источника питания цепи базы; для схемы на рис. 9-93, е

Увеличение Rb и уменьшение Re содействуют повышению стабильности тока коллектора, причем величина S уменьшается и стремится к единице. Однако эти меры приводят к снижению экономичности питания каскада, а при резистивно-емкостной связи чрезмерное уменьшение Re, кроме того, понижает входное сопротивление каскада и

коэффициент усиления по мощности и по току. Поэтому на практике обычно ограничиваются значениями S в пределах 2-4 и в редких случаях выбирают 5=1,5- 2.

По выбранному значению S определяются необходимые сопротивления резисторов R] и Rz для схемы на рис. 9-93, в:

Ri = {S~l)-Rs. (9-233)

R2 =

Ек.э

(9-234)

причем £3 выбирают в пределах 1-5 е, а

э -б.э (9-235)

где/э - выбранное значение тока эмиттера в рабочей точке, а [/Дэ - падение напряжения между электродами база - эмиттер транзистора (для германиевых транзисторов f/б э~0,2 в, а для кремниевых [/б.э 0,5 в).

Для остальных схем, приведенных на рис, 9-93, при заданных напряжениях источников питания и рабочей точке транзистора реализовать произвольное значение коэффициента нестабильности S нельзя, ибо сопротивление Re однозначно определяется выбором рабочей точки:

R== t/k.3--t/6.s ggggj

Поэтому основной схемой стабилизации рабочей точки считается схема на рис. 9-93, е.

При питании транзисторов от двух независимых источников тока в ряде случаев

7.--

J.-0+£

Рис. 9-94. Схема питания транзистора от двух источников с сопротивлением в цепи базы.

не удается соединить базу непосредственно с общим полюсом обоих источников и в цепи базы появляется конечное сопротивление для постоянного тока (например, при включении транзистора по схеме с общим эмиттером для цепей усиливаемого сигнала, рис. 9-94). При этом коэффициент нестабильности S>1 и определяется той же формулой, что и для схемы на рис. 9-93.

Приведенные здесь схемы не позволяют получить значение коэффициента нестабильности S<1. Это возможно при применении схем компенсационного типа, в том числе с термосопротивлениями и стабилизирующими диодами [Л. 12, 26].

Зачастую важнее бывает обеспечить температурную стабильность не рабочей точки, а определенных характеристик усилителя. При этом, учитывая зависимость параметров транзистора от температуры и от рабочей точки, выбирают такую схему стабилизации, которая за счет соответствующих изменений рабочей точки поддерживает важные параметры транзистора неизменными при изменениях температуры.

Внутренняя обратная связь

В отличие от электронных ламп транзистору, начиная с самых низких частот, присуща внутренняя обратная связь. Ее нали-

/яом

fKOM

Рис. 9-95. Зависимость входного сопротивления транзистора в различных схемах включения от сопротивления нагрузки.

ОБ - схема с общей базой; ОЭ - с общим эмиттером; ОК - с общим коллектором.

чие приводит к зависимости входного сопротивления /?вх транзистора от сопротивления нагрузки Ru (рис. 9-95), а выходного сопротивления транзистора /?еых -от сопротивления Rt; (рис. 9-96) цепи, присоеди-

InOM

том (ig)

Рис. 9-96. Зависимость выходного сопротивления транзистора в различных схемах включения от сопротивления генератора входного сигнала.

ненной к его входу (внутреннего сопротивления генератора сигнала).

Это обстоятельство видоизменяет условие получения максимального усиления по мощности Кр макс, которое достигается в общем случае не тогда, когда сопротивление нагрузки равно выходному сопротивлению транзистора, а при некотором характеристическом значении Rn.c, которое не зависит от сопротивления источника сигнала:

Ru.c = . (9-237)

Снижение коэффициента усиления по мощности при рассогласовании (Ru Ф -Rb.c) происходит медленнее, чем изменение к. п. д. обычного генератора, в особенности при включении транзистора по схеме с общим коллектором (рис. 9-97).

Рис. 9-97. Зависимость коэффициента усиления по мощности транзистора в различных схемах включения от сопротивления нагрузки.

Наличие внутренней обратной связи приводит к тому, что изменение сопротивления какой-либо одной цепи сказывается не только на режиме работы непосредственно связанного с этой цепью транзистора, но может передаваться через транзисторы как в предшествующие, так и в последующие каскады. Особенно неприятна такая реакция транзисторов в высокочастотных усилителях, где она осложняет настройку колебательных контуров, делая ее взаимозависимой.

Предотвращение вредного влияния внутренней обратной связи достигается применением нейтрализации или ограничением усиления из-за сильного рассогласования входной и выходной цепей транзистора с источником усиливаемого сигнала и нагрузкой соответственно.

Теплоотвод

Транзисторы малой мощности (до 150- 300 мет) рассчитываются для работы без специальных теплоотводящих устройств. Необходимо лищь избегать расположения транзисторов вблизи источников тепла и продумывать общие меры по теплообмену аппарата с внешней средой, с тем чтобы установившаяся температура внутри аппа-

рата не превышала предельную рабочую температуру.

Мощные транзисторы, как правило, требуют дополнительного теплоотвода, без которого они позволяют рассеивать весьма незначительную часть их номинальной мощности.

В качестве теплоотводящих устройств применяются плоские пластины из дюралюминия, красной меди или силумина, а при необходимости сэкономить площадь - ребристые радиаторы из тех же материалов.

Для эффективного теплоотвода радиатор должен плотно соприкасаться с опорной поверхностью корпуса транзистора без малейших воздушных зазоров. При необходимости изолировать корпус транзистора от корпуса аппарата следует изолировать радиатор от шасси, а не от транзистора. Поверхность радиаторов, отдающую тепло воздуху, покрывают черной матовой краской. Пластины или плоскости ребер ребристых радиаторов располагают вертикально, чтобы облегчить движение теплого воздуха вверх. Отверстия в радиаторе для выводов транзистора делаются минимального диаметра, индивидуальные для каждого вывода.

Для конструктивнся-о расчета радиатора прежде всего надо определить требуемую величину его теплового сопротивления:

= 0,9

где Гп.макс - скр -

Rt-v.-

- /?т.к- 0 (9-238)

предельная температура р-п переходов транзистора; температура воздуха, окружающего радиатор; мощность, рассеиваемая транзистором;

тепловое сопротивление транзистора относительно его корпуса.

1 Ч3т5

Рис. 9-98. Конструкции радиаторов.

Если в качестве радиатора применяется одиночная квадратная пластина (рис. 9-98, й), то необходимый размер одной стороны ее составляет

где Ri.p - ъ apadjer; L

L = 205 V R-r.p ,

Ъ/ММ.

(9-239)