Критерии выбора положения исходной рабочей точки

Выбор конкретного положения исходной рабочей точки транзисторного каскада усиления и расчет параметров соответствующих внешних цепей смещения должен учитывать множество факторов. К ним относятся: требуемая линейность усиления, потребляемая мощность, условия эксплуатации и, конечно, сам способ включения транзистора в каскад. В условиях усиления слабых сигналов, т. е. когда амплитуда переменной составляющей входного тока и напряжения оказывается существенно меньше действующих на входе каскада постоянных напряжений и токов смещения, рабочую точку выбирают главным образом как результат компромисса между возможностью получения хороших усилительных свойств, с одной стороны, и малых значений тока и мощности потребления, а также высокой стабильности и определенности режима работы каскада на постоянном токе, с другой стороны. Область возможных значений выходного тока и напряжения ограничена необходимостью выполнения ряда условий, вытекающих из требования обеспечения надежной и безопасной работы усилительного прибора в схеме. В качестве параметров, определяющих эти ограничения, выступают паспортные данные на транзистор о предельно допустимых значениях токов и напряжений на его электродах, а также допустимой тепловой мощности рассеяния в выходной цепи.

В высокочастотных усилителях входных трактов радиоприемной аппаратуры важнейшим параметром, определяющим положение рабочей точки, является коэффициент шума транзисторного каскада. Дело в том, что в таких усилителях для обеспечения их высокой чувствительности обычно всеми возможными способами стремятся снизить собственный коэффициент шума. Поэтому и рабочая точка выбирается соответствующим образом.

В многокаскадных усилителях возможный размах колебаний напряжения и тока на входе каждого последующего каскада постепенно повышается. Таким образом, если мы хотим обеспечить высокую линейность усиления, требуется гарантировать соответствие динамического диапазона (динамического диапазона по интермодуляции) каждого каскада возможному диапазону колебаний мощности сигнала на входе этого каскада. Расширять динамический диапазон транзисторного каскада можно путем постепенного смещения рабочей точки в область больших токов и напряжений (при этом будет снижаться КПД и повышаться общее энергопотребление). Однако, как следует из рис. 3.1, данный метод имеет свои пределы. Либо начнется перегрев транзистора, либо нарушится линейность усиления. Выходом из положения является переход к использованию более мощного транзистора, что позволяет получить требуемые параметры без изменения схемы усилительного звена.