Расчет параметров цепей питания и температурной стабилизации

3.5.1 Наиболее широкое распространение получила схема эмиттерной термостабилизации (см. рисунок 3.4). Приведем расчет этой схемы.

3.5.2 Сначала определяется потенциал базы

,

(3.46)

где - напряжение база-эмиттер в рабочей точке, как правило, принимают

=(0,6...0,9) В (для кремниевых транзисторов) или определяют по входным характеристикам.

3.5.3 Для обеспечения стабильности рабочей точки транзистора задается значение тока делителя, образованного резисторами R_б1 и R_б2, много большим, чем ток базы I_бП

,

(3.47)

где

3.5.4 Затем определяются номиналы резисторов R_Э, R_б1 и R_б2

,	(3.48)
,	(3.49)
.	(3.50)

3.5.5 После этого оценивается результирующий уход тока покоя транзистора в заданном диапазоне температур окружающей среды.

Определяется, в первую очередь, приращение тока коллектора, вызванного тепловым смещением проходной характеристики транзистора

,

(3.51)

где S₀ – крутизна транзистора;

- температурные изменения напряжения , равные

|e | ,

(3.52)

где e - температурный коэффициент напряжения (ТКН), e -3мВ/град;

Т - разность между температурой коллекторного перехода Т и справочным значением этой температуры Т (обычно 25 C)

,	(3.53)
.	(3.54)

где Р и R - соответственно, мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе в статическом режиме, и тепловое сопротивление «переход-среда», которые, в свою очередь, определяются выражениями

,	(3.55)
.	(3.56)

где Т_перmax – максимально-допустимая температура коллекторного перехода (справочная величина);

Т_средmax – максимальная температура среды (указывается в ТЗ).

Ориентировочное значение теплового сопротивления зависит от конструкции корпуса транзистора и обычно для транзисторов малой и средней мощности лежит в следующих пределах

(3.57)

Меньшее тепловое сопротивление имеют керамические и металлические корпуса, большее - пластмассовые. В расчетах обычно принимают среднее значение .

3.5.6 Следующий шаг в расчете связан с определением приращения тока коллектора , связанное с приращением обратного (неуправляемого) тока перехода коллектор – база

,

(3.58)

где приращение обратного тока находится из выражения

,

(3.59)

где g - эмпирический коэффициент в показателе степени, для кремниевых транзисторов g=0,13,

– температурный диапазон работы УУ.

Следует заметить, что значение , приводимое в справочной литературе, особенно для транзисторов средней и большой мощности, представляет собой сумму тепловой составляющей и поверхностного тока утечки, последний может быть на два порядка больше тепловой составляющей, и он практически не зависит от температуры. Следовательно, при определении следует пользоваться приводимыми в справочниках температурными зависимостями Для кремниевых транзисторов обычно составляет величину , где n=(1...9).

Третье смещение коллекторного тока, вызванное изменением от температуры, определяется соотношением

,

(3.60)

где , отн. ед./град.

3.5.7 Результирующий уход коллекторного тока и напряжения на коллекторе транзистора с учетом действия схемы термостабилизации определяется следующими выражениями

,	(3.61)
.	(3.62)

где учет влияния параметров схемы термостабилизации осуществляется

через коэффициенты термостабилизации Q_Т1 и Q_Т2, которые для эмиттерной схемы термостабилизации равны

,	(3.63)
.	(3.64)

где - равен сопротивлению параллельно соединенных резисторов и .

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

Критерием оптимальности рассчитанной схемы термостабилизации может служить соответствие расчетных значений и DU_k заданным или выбранным значениям (обычно температурные изменения положения рабочей точки должно быть не более 10 %).