Основные схемы питания и термостабилизации БТ

Для повышения термостабильности каскада применяют специальные схемы питания и термостабилизации. Эффективность таких схем оценивают коэффициентом термостабильности, который в общем виде представляется как:

.

Учитывая различный вклад составляющих , разное влияние на них элементов схем термостабилизации, вводят для каждой составляющей свой коэффициент термостабильности, получая выражения для термостабилизированного каскада:

.

Обычно , что обусловлено одинаковым влиянием на и элементов схем термостабилизации:

.

Полученная формула может быть использована для определения усилительного каскада при любой схеме включения в нем БТ.

Рассмотрим основные схемы питания и термостабилизации БТ.

Термостабилизация фиксацией тока базы. Схема каскада представлена на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Каскад с фиксацией тока базы

определяется соотношением:

,

т.к. .

Очевидно, что "фиксируется" выбором , при этом ослабляется влияние первого фактора нестабильности тока коллектора (за счет смещения проходных характеристик). Коэффициенты термостабилизации для этой схемы таковы:

,

.

Отсюда видно, что данная схема имеет малую эффективность термостабилизации ().

Коллекторная термостабилизация. Схема каскада представлена на рис. 5.3, а.

определяется соотношением:

,

т.к. .

Термостабилизация в этой схеме осуществляется за счет отрицательной обратной связи (ООС), введенной в каскад путем включения между базой и коллектором БТ. Механизм действия ООС можно пояснить следующей диаграммой:

,

петля ООС

где символами ипоказано, соответственно, увеличение и уменьшение соответствующего параметра. Коэффициенты термостабилизации для этой схемы:

,

.

Из этих формул видно, что данная схема имеет лучшую термостабильность (и меньше единицы), чем схема с фиксированным током базы.

В схеме коллекторной термостабилизации ООС влияет и на другие характеристики каскада, что должно быть учтено. Механизм влияния данной ООС на характеристики каскада будет рассмотрен далее. Схемные решения, позволяющие устранить ООС на частотах сигнала, приведены на рисунках 5.3, б, в.

В большинстве случаев, наилучшими свойствами среди простейших (базовых) схем термостабилизации обладает эмиттерная схема термостабилизации показанная на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Каскад с эмиттерной термостабилизацией

Эффект термостабилизации в этой схеме достигается:

¨ фиксацией потенциала выбором тока базового делителя .

¨ введением по постоянному току ООС путем включения резистора . На частотах сигнала эта ООС устраняется шунтированием резистора емкостью .

Напряжение определяется как:

.

Механизм действия ООС можно изобразить следующей диаграммой:

петля ООС

где символами и показано, соответственно, увеличение и уменьшение соответствующего параметра. Эскизный расчет эмиттерной схемы термостабилизации маломощного каскада можно проводить в следующей последовательности:

¨ Зададимся током делителя, образованного резисторами и :

;

¨ выбираем ,и определяем номинал :

;

¨ определяем потенциал :

;

¨ рассчитываем номиналы резисторов базового делителя:

,

,

где , определяется при расчете сигнальных параметров каскада.

Коэффициенты термостабилизации для этой схемы:

,

.

Здесь – параллельное соединение резисторов и .

Для каскадов повышенной мощности следует учитывать требования экономичности при выборе и .

Анализ полученных выражений показывает, что для улучшения термостабильности каскада следует увеличивать номинал и уменьшать .

Рис. 5.5. Каскад с термокомпенсацией

Здесь в цепь базы транзистора включен прямосмещенный диод D, температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКН) которого равен ТКН эмиттерного перехода БТ. При изменении температуры окружающей среды напряжение и напряжение на диоде будет меняться одинаково, в результате чего ток покоя базы останется постоянным. Применение этого метода особенно эффективно в каскадах на кремниевых транзисторах, где основную нестабильность тока коллектора порождает (из-за относительной малости ). Наилучшая реализация этого метода термокомпенсации достигается в ИМС, где оба перехода естественным образом локализуются в пределах одного кристалла и имеют совершенно одинаковые параметры. Возможно применение других термокомпенсирующих элементов и цепей, например, использующих сочетания БТ и ПТ.

Большой класс цепей, питающих БТ, составляют схемы с двумя источниками питания, пример одной из них приведен на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Каскад с двуполярным питанием

По сути, это схема эмиттерной термостабилизации, у которой "жестко" зафиксирован потенциал , , а .

Следует отметить возможность применения данных схем термостабилизации при любой схеме использования БТ в любой комбинации.

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1058; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!