Circuite de polarizare, cu surse de curent

Circuite de polarizare, cu surse de curent

Din punctul de vedere al stabilizarii p.s.f., rezultate bune sunt obtinute ín circuitele de polarizare, ín care tranzistorul bipolar este alimentat la un curent cvasiconstant, ceea ce conduce si la mentinerea tensiunii de iesire a tranzistorului, la o valoare prestabilita. Cea mai simpla configuratie de circuit de polarizare, de acest tip, este prezentata ín fig. 5.10. Tranzistoarele T si T₁, realizate pe acelasi substrat semiconductor, constituie o sursa de curent continuu, numita oglinda de curent. P.s.f. al tranzistorului amplificator T, ín conexiune EC, plasat ín regiunea activa normala a caracteristicilor statice de iesire, este fixat de curentul si de tensiunea de alimentare. Tranzistorul T₁, cu jonctiunea baza-colector scurtcircuitata, este conectat ca o dioda. Se presupune ca cele doua TB sunt identice.

Fig. 5.10. Circuit de amplificare, realizat cu TB ín conexiune EC: a. schema de principiu; b. circuitul de polarizare, cu oglinda de curent

Din circuitul de polarizare, dat ín fig. 5.10b, rezulta ecuatiile:

(5.72)

(5.73)

Introducänd (5.72) ín (5.73), se obtine relatia dintre curentul de iesire () si curentul de referinta al sursei de curent (), de forma

(5.74)

respectiv

(5.75)

Ín cazul tranzistoarelor cu factor static de amplificare ín curent, de valoare mare (), factorul de transfer al curentului oglinzii de curent este

(5.74)

iar expresia curentului de colector al tranzistorului T se reduce la

(5.75)

Urmänd procedura cunoscuta pentru determinarea factorilor de sensibilitate ai curentului de colector, dat de relatia (5.75), se obtine:

(5.76)

(5.77)

(5.78)

Daca si este foarte mic, relatia (5.75) devine

(5.79)

Relatia (5.79) arata ca tranzistorul amplificator T este alimentat la un curent cvasiconstant. Ín aceste conditii, tensiunea colector-emitor a tranzistorului T poate fi fixata la o valoare cvasiconstanta

(5.80)

O varianta de circuit de polarizare, cu sursa de curent, este prezentata ín fig. 5.11a. Ín aceasta schema de principiu a amplificatorului, realizat cu tranzistorul T ín conexiune EC, este recunoscuta usor configuratia oglinzii de curent. Tranzistoarele T₁ si T₂, de tip PNP, presupuse identice, alimenteaza tranzistorul T la un curent cvasiconstant,

(5.81)

cu

(5.82)

Rezistenta este necesara pentru asigurarea curentului de baza si a tensiunilor , ín concordanta cu , pentru tranzistorul amplificator T.

Fig. 5.11. Circuit de amplificare, realizat cu TB ín conexiune EC, cu sarcina activa: a. schema de principiu; b. circuitul de polarizare

Presupunänd ca , si , relatia (5.82) devine

(5.83)

Ín aceasta configuratie, tensiunea este stabilita de p.s.f. al tranzistorului T₂, prin ecuatia

(5.84)

Daca tranzistoarele T si T₂ ar fi identice, tensiunile colector-emitor ar fi egale, íntrucät sunt parcurse de acelasi curent de colector:

(5.85)

Geometriile diferite ale acestor doua tranzistoare vor conduce la tensiuni colector-emitor diferite, asa cum poate fi observat din fig. 5.12. Ín ipoteza ca T si T₂ difera doar prin tensiunile Early (), din modelul simplificat (8), se obtine

(5.86)

Tensiunea de alimentare se va distribui pe cele doua tranzistoare, dupa cum urmeaza:

(5.87)

(5.88)

Ín ceea ce priveste factorii de sensibilitate ai curentului , acestia au aceleasi expresii si valori reduse, ca acelea obtinute pentru circuitul cu oglinda de curent, din fig. 5.10.

Fig. 5.12. Tensiunea colector-emitor a tranzistorului T

Pe länga diferenta de complexitate dintre cele doua configuratii ale circuitului de polarizare, cu sursa de curent, trebuie subliniata o proprietate remarcabila a amplificatorului din fig. 5.11, ín regim dinamic. Ín regim static, ín colectorul tranzistorului amplificator T, din fig. 5.10a, este conectata rezistenta . Ín regim dinamic, la aceeasi configuratie, pentru frecvente la care condensatoarele de cuplaj se comporta ca scurtcircuite, sarcina totala resimtita de tranzistorul T ín colector, este de natura pasiva,

, (5.89)

La configuratia din fig. 5.11a, ín regim static, tranzistorul T₂ (íntre colector si emitor) poate fi echivalat cu o rezistenta ,

. (5.90)

Ín cazul ín care tranzistoarele utilizate, ín cele doua configuratii de amplificator (fig. 5.10a si 5.11a), sunt identice si se mentin conditiile de functionare (tensiunea de alimentare, p.s.f., temperatura etc.), rezistenta echivalenta este egala cu . Diferente íntre cele doua configuratii apar ínsa ín regim dinamic, datorita faptului ca sarcina totala resimtita de tranzistorul T ín colector, este compusa din rezistenta interna a sursei de curent si din rezistenta ,

(5.91)

Íntrucät rezistenta nu este un element fizic de circuit, ci o performanta de regim dinamic a oglinzii de curent (T₁, T₂), respectiv rezistenta de iesire a acestei oglinzi, se spune ca amplificatorul din fig. 5.11a are sarcina activa. Diferenta dintre valorile rezistentelor si poate fi de cäteva ordine de marime, ín sensul