Стабилизация рабочей точки биполярных транзисторов.
Как известно, все параметры биполярного транзистора имеют сильную температурную зависимости. Если не предусмотреть специальные схемы стабилизации, то рабочая точка в зависимости от температуры будет передвигаться, что может привести к выходу ее за пределы рабочей области характеристики. Так, например, обратный ток коллектора в сильной степени зависит от окружающей температуры: ,
где А - коэффициент, зависящий от технологии производства транзистора.
При увеличении температуры на 10°С увеличивается в два раза. Такое явление вызывает изменение коллекторного тока и режима работы. Изменение также может быть вызвано изменением коэффициента усиления и изменением питающих напряжений во времени. Широкое применение находят коллекторная и эмиттерная схемы стабилизации режимов работы транзисторов. Надо отметить, что все схемы стабилизации реализованы с использованием отрицательной обратной связи по постоянному току. В схеме коллекторной стабилизации (рис.4.3., а) ток смещения зависит от потенциала коллектора Uк0, который определяется Uк0=Е-IкRн. Если увеличится , то уменьшается ток смешения Iб0=(Е-IкRн)/R1, что приводит к снижению . Процесс автоматического управления при уменьшении тока коллектора происходит обратным образом. Принцип действия коллекторной стабилизации основан на применении отрицательной обратной связи по напряжению.
Коллекторная стабилизация в случае подачи смещения с помощью делителя объясняется следующим образом: Iд= (Е-IкRн)/(R1 + R2); Uсм= Iд R2
Рис.4.3. Схемы коллекторной стабилизации рабочей точки.
При повышении температуры увеличивается ток коллектора, следовательно, возрастает падение напряжения на сопротивлении нагрузки, вследствие чего уменьшается потенциал коллектора. Это приводит к уменьшению напряжения смещения, следовательно, к уменьшению тока коллектора.
Более высокую стабильность рабочей точки обеспечивает наиболее распространенная схема эмиттерной стабилизации (рис. 4.4.).
Напряжение смещения в этой схеме равняется . Принцип действия эмиттерной стабилизации состоит в следующем. Допустим, за счет повышения температуры в схеме возрастают токи и . При этом растет падение напряжения на , что уменьшает напряжение смещения. Снижение напряжения смещения, в свою очередь, ведет к уменьшению токов и . Чтобы исключить обратную связь по переменной составляющей, необходимо зашунтировать большой емкостью .
Рис.4.4. Схема эмиттерной стабилизации рабочей точки
Стабильность рабочей точки повышается при использовании схемы комбинированной стабилизации (рис.4.5), в которой объединены оба рассмотренных способа. Коллекторная стабилизация рабочей точки в этой схеме обеспечивается за счет включения в цепь коллектора элементов развязывающего фильтра. При увеличении температуры увеличивается Iк и падение напряжения IкRф. Вследствие чего уменьшается потенциал точки 1, что приводит к уменьшению напряжения смещения. Следовательно, уменьшается ток коллектора, т.е. происходит стабилизация режима работы транзистора.
Рис.4.5. Схема комбинированной стабилизации рабочей точки.
Когда требуется уменьшить нестабильность тока покоя, вызываемую лишь изменением температуры, используются схемы температурной стабилизации (рис.4.6).
Рис.4.6. Схемы температурной стабилизации:
а – с помощью терморезистора; б – с помощью диода.
В принципиальной схеме усилителя с температурной стабилизацией, приведенной на рис. 4.6.а, в нижнем плече делителя устанавливается терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом. При повышении температуры его сопротивление падает, следовательно, уменьшается напряжение смещения, что вызывает уменьшение токов коллектора и эмиттера.
Температурная стабилизация может быть осуществлена с помощью полупроводниковых диодов (рис.4.6.б). С повышением температуры возрастает обратный ток диода, следовательно, возрастает напряжение на сопротивлении и уменьшается напряжение смещения, компенсируя возрастания обратного тока транзистора.
Лекция №5
Дата добавления: 2016-07-09; просмотров: 1009;