Схемы с температурной стабилизацией

Наиболее часто используемая на практике схема обеспечения режима каскада ОЭ (типичная схема) приведена на рис.1.3. В данном случае , где - параллельное соединение резисторов.

Пусть =0. Принцип стабилизации заключается в том, что делитель задает потенциал базы . Ток эмиттера, протекая через резистор , создает напряжение на эмиттере транзистора. Разность напряжений и задает напряжение и, следовательно, транзистора.

С увеличением температуры растет , растет и . Увеличивается при неизменном . уменьшается, уменьшается , уменьшается мощность, рассеиваемая коллектором транзистора, уменьшается температура и, наконец, уменьшается . То есть происходит стабилизация рабочей точки.

Можно физический процесс стабилизации трактовать с точки зрения отрицательной обратной связи. Вызванное любыми причинами увеличение тока эмиттера создает на падение напряжения , которое обратной полярностью (плюс на n-базу, а минус – на p-эмиттер) прикладывается к базе через и эмиттеру транзистора. Транзистор призакрывается, а изменения уничтожаются. В этих условиях ток не может сильно меняться за счет отрицательной обратной связи по постоянному току.

Чем меньше сопротивление делителя , тем лучше стабилизация, однако, очень низкоомный делитель вызывает большой расход мощности от источника питания и шунтирует входное сопротивление каскада. Поэтому обычно делают или больше. Выбор величины ограничен падением напряжения .

Температурная компенсация режима предусматривает применение в схеме нелинейных элементов, параметры которых определенным образом зависят от температуры. Требуемая стабильность работы достигается без больших потерь энергии в цепях стабилизации. В качестве элементов термокомпенсации могут быть использованы терморезисторы, полупроводниковые диоды, транзисторы.

При использовании терморезистора он включается вместо обычного сопротивления в делитель базы, его сопротивление при нормальной температуре таково, что через коллектор протекает требуемый ток покоя. С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, уменьшается напряжение между базой и эмиттером, вследствие чего ток покоя коллектора остается постоянным. С помощью термокомпенсации можно не только обеспечить неизменность тока , но даже добиться уменьшения его при повышении температуры ( ). Для идеальной компенсации необходимо знать реальную зависимость от температуры при и под нее подобрать зависимость сопротивления терморезистора от температуры. Это можно получить комбинацией линейных резисторов с терморезистором.

Терморезисторы обладают неодинаковой с транзистором температурной инерционностью и температурной зависимостью сопротивления. Лучшие результаты можно получить, применяя в качестве термочувствительного элемента полупроводниковый диод или эмиттерный переход транзистора. В такой схеме диод предназначен для компенсации температурного сдвига входной характеристики транзистора, так как с ростом температуры падение напряжения на диоде в прямом направлении уменьшается, а, следовательно, уменьшается напряжение смещения во входной цепи. Для компенсации обратного тока коллектора можно применять диод, включаемый в обратной полярности параллельно резистору . Обратный ток диода компенсирует обратный ток коллектора транзистора.