Источники стабильного тока

При создании устройств различного назначения часто возникает необходимость в применении дополнительных источников (генераторов) неизменного (стабильного) напряжения или тока.

Выходная цепь транзистора с ОЭ (или с ОБ) — генератор стабильного тока (ГСТ). Собственная проводимостьg₀ ГСТ — выходная проводимость транзистора

В схеме с ОЭ включение резистора R_t в цепь эмиттера (рис. 3.1) приводит к появлению ООС, последовательной по току. В результате увеличивается выходное сопротивление ГСТ:

Ток ГСТ 1₀ = 1_К~ /_э задается управляющим сигналом (напряжением смещения ?'_см):

Обычно Е_ш «U₅₃ ~ 0,6 В и

Выходное сопротивление ГСТ:

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

Рис. 3.1.

Для ГСТ (см. рис. 3.1) справедливо соотношение

Увеличение сопротивления нагрузки R_u приводит к уменьшению напряжения коллектор—эмиттер U . При максимальном значении нагрузки R_{H i} величина напряжения коллектор—эмиттер соответствует напряжению насыщения (/_НасСоотношение (3.3) позволяет.

Рис. 3.2.

оценить Л_{н пт}. Увеличение сопротивления нагрузки от 0 до R" сопровождается изменением Д/₀ тока через нее из-за того, что /?"ых_гст Большие значения резистора R₃ определяют меньшие приращения Д/₀ при вариации сопротивления нагрузки R_n, но существенно ограничивают диапазон возможных значений нагрузки О -R_u .

^н мах Максимум значения Л_н достигается при R_} = 0. Однако в этом случае исчезает ООС и ток /₀ ГСТ существенно зависит от изменений температуры.

Свободным от этого недостатка является вариант ГСТ (рис. 3.2) — «токовое зеркало», выполняемый с применением пары идентичных транзисторов.

Ток ГСТ /₀ =/_к. Базы и эмиттеры транзисторов соединены между собой и напряжения база—эмиттер транзисторов одинаковы: и_6э ? Следовательно, /_б =/_6i =/_б и /_к =/_к. Утранзисто;

ра Г, напряжение С_КЭ| =С_бЭ|. Так как напряжение^ = 0,6 В > U_mc, то имеет место нормальный режим работы транзистора. Резистор

/?, задает ток при выполнении условия Е_п «U_6r Ток.

/, =/_К| +/_б) +/_бз. Идентичность транзисторов позволяет записать.

/, =/_к +2/_Г) или Коэффициент передачи тока транзистора с ОЭ (3 > 100 определяет равенство /, = /₀ с точностью до 2%. Равенство токов сохраняется и в условиях изменения температуры. Уменьшить изменения тока /₀ при вариации нагрузки R_H позволяет схема улучшенного «токового зеркала» (рис. 3.3). Режим работы характеризуется одинаковыми значениями коллекторного тока и выходного сопротивления Л_вых для всех транзисторов. Выходное сопротивление транзистора Т₂ обусловливает ООС по току для транзистора Т_у В результате выходное сопротиатение ГСТ существенно увеличится:

Для ГСТ по схеме рис. 3.1 из-за наличия ООС характерна достаточно хорошая температурная стабилизация режима. Напряжение Е_сы обычно получают из напряжения источника питания с помощью резистивного делителя. Для еще большего повышения стабильности режима при изменении температуры в делитель вводят диод D (рис. 3.4).

Ток делителя определяют резисторы R_] и R₂:

так как Е_Пг |" U_D напряжения на диоде.

Рис. 3.3.

Рис. 3.4.

Рис. 3.5.

Рис. 3.6.

Повышение температуры приводит к росту коллекторного тока. При фиксированном токе делителя (токе через диод) уменьшается напряжение на диоде и, соответственно, напряжение смещения: Е_ш = /_делR₂ + U_n с повышением температуры. В результате уменьшаются приращения тока, возникающие из-за изменения температуры.

Увеличить выходное сопротивление ГСТ можно введением дополнительной ООС. Например, в схеме ГСТ (рис. 3.5) напряжением смещения является напряжение на коллекторе транзистора Г_доп, а подключение его базы к эмиттеру Т_х образует дополнительную ООС.

В ГСТ (рис. 3.5) с Е_п = 12 В, /?, = 15 кОм и R₂ = 2,2 кОм. Ток мА практически не изменяется при вариации нагрузки R_n от 0 до 30 кОм.

ГСТ могут выполняться и на ПТ, например, по схеме рис. 3.1. При этом для ПТ с «левыми» ВАХ не требуется источник напряжения смещения (? _м = 0). Следует отметить, что ГСТ могут применяться в качестве динамической нагрузки.

Так, в схеме усилительного каскада (см. рис. 2.6) величина коэффициента передачи |А'_(/| = А/?_К определяется крутизной при заданном постоянном токе коллектора /_к и величиной сопротивления в коллекторной цепи. Если вместо резистора R_K включить ГСТ, у которого /" = 1_К, то К и =5Л_ВЫХгст. Поскольку Л_ВЫХгст «Я_К, то происходит существенное увеличение коэффициента передачи. На рис. 3.6 приведена схема каскада с динамической нагрузкой. В этой схеме ГСТ на ПТ Т₂ является нагрузкой для БТ Т_г