Название: Лабораторные работы - (автор неизвестен)

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1271


1.3. стабилизация положения рабочей точки при изменении температуры

            Оценка температурной нестабильности рабочей точки. Если не принять специальных мер, то колебания температуры окружающей среды могут приводить к изменению основных показателей усилителя, что особенно заметно проявляется в схемах на биполярных транзисторах. Температура окружающей среды влияет на параметры транзистора и на положение РТ, что, в свою очередь, также влияет на параметры транзистора (значит, и на характеристики усилителя). Поэтому задача стабилизации РТ транзистора играет решающую роль для обеспечения постоянства характеристик усилителей, работающих при больших колебаниях температуры. Изменение режима обусловлено сильным влиянием температуры на прямой и обратный токи n-p-переходов. Для учета влияния изменения температуры на ток эмиттерного и коллекторного переходов при расчетах обычно вводят два температурно-зависимых генератора: последовательно в цепь базы - эквивалентный генератор напряжения теплового смещения DUб.т и параллельно коллекторному переходу - генератор тока DIкбо .

            Можно показать, что максимальное изменение коллекторного тока DIк mах при изменении температуры определяется по формуле  

DIк max = gmDUб.т + (bо +1)DIкбо ,     

где gm — крутизна проходной ВАХ транзистора.

            Для уменьшения влияния температуры на положение рабочей точки используют различные схемы термостабилизации, в результате чего изменение  коллекторного тока становится существенно меньше  DIк mах .

Термостабилизация и термокомпенсация режима. В основе термостабилизации режима транзистора лежит применение ООС по постоянному току или напряжению.

            Рассмотрим схему коллекторной стабилизации с ООС параллельного типа (см. рис.4,б). Возникающее при колебании температуры изменение коллекторного тока DIк приводит к изменению напряжения Uокэ на DUк = -DIкRк, а следовательно, и тока базы  DIб = DUк / Rб. Причем при увеличении тока Iок уменьшаются напряжение Uокэ и ток базы Iоб , что, в свою очередь, вызывает уменьшение тока коллектора Iок. При первоначальном уменьшении Iок наоборот, растут Uокэ и Iоб. Для повышения стабильности необходимо увеличивать Rк и уменьшать Rб. В реальной схеме Rб >> Rк, что ограничивает степень достигаемой стабилизации.

            Лучших результатов можно добиться при использовании эмиттерной стабилизации (рис.4,г). Высокая стабильность режима обеспечивается в этом случае последовательной ООС по постоянному току. Напряжение обратной связи образуется на резисторе Rэ включенном в цепь эмиттера. Изменение тока эмиттера DIэ вызывает на резисторе Rэ приращение напряжения DUэ = DIэRэ, которое меняет потенциал эмиттера относительно земли. Если потенциал базы будет фиксированным (UR2 не будет зависеть от температуры), то появление DUэ вызовет приращение напряжения смещения между базой и эмиттером на  DUбэ = - DUэ. Причем это напряжение изменяется так, что противодействует первоначальной причине, вызвавшей изменение коллекторного тока, т.е. при увеличении тока Iэ напряжение смещения Uбэ уменьшается, при уменьшении тока - увеличивается. В результате реальное изменение тока Iок, оказывается значительно меньше, чем для случая Rэ=0. Чем больше сопротивление резистора Rэ, тем выше стабильность коллекторного тока. Потенциал базы фиксируется с помощью делителя напряжения R1R2, по которому протекает ток Iд = Eо / (R1 + R2). Чем меньше сопротивления резисторов R1 и R2, тем больше ток делителя и тем меньше сказывается изменение тока Iоб на потенциал базы, а следовательно, тем выше стабильность установленного режима. Однако чрезмерное уменьшение сопротивлений R1, R2 снижает входное сопротивление каскада, т. к. оба резистора по переменному току включены параллельно входу усилителя. Кроме того, уменьшение R1, R2 увеличивает потребление тока от источника питания. Обычно Iд = (5 ¸ 10) Iоб.