Гусев - Электроника (944138), страница 55
Текст из файла (страница 55)
4.17, а), в качестве которых часто используют полупроводниковые диоды или транзисторы. Сущность способа заключается в том, что цри изменении температуры окружающей среды сопротивление терморезистора изменяется так, что изменение тока базы или напряжения между эмипером и базой компенсирует изменение тока коллектора. Очевидно, характеристика терморезистора должна иметь определенный вид, но так как это удовлетворяется не всегда, то для обеспечения нужных характеристик в ряде случаев параллельно и последовательно с термистором включают соответствующим образом подобранные активные сопротивления.
Однако зто усложняет схему и, кроме того, с течением времени такая компенсация может нарушаться. При использовании второго способа термостабилизации применяют отрицательную обратную связь по постоянному току, причем вводят как местную, так и общую обратные связи.
При местной ОС чаще всего применяют обратную связь по току и реже обратную связь по напряжению. Влияние меспюй обратной связи по току (рис. 4.17, б) было рассмотрено ранее на примере усилительного каскада, +Е а)' а! Рис. 4.!7. Схемы термостабилнзапии усиления с помо~пью тсрмозависимото сопротивления (а); честной обратной связи по току (й) и ОС по напряжению (в) где обратная связь осуществлялась за счет сопротивления А,. Сущность стабилизации заключается в том, что делителем А, и Аз задается потенциал базы и тем самым фиксируется потенциал эмиттера ибо Увэ=0,3 —:0,5 В. Так как потенциал эмиттера обусловлен падением напряжения на сопротивлении А.„то ток эмиттера 1 = Уз/А,. Изменения параметров транзистора, вызывающие, например, увеличение тока коллектора, увеличивают соответственно ток эмиттера и падение напряжения на эмиттерном резисторе А,.
Это приводит к уменьшению разности потенциалов между базой, потенциал которой задан с помощью А,, А„ и эмиттером. Ток базы соответственно уменьшается. В результате ток коллектора также уменьшается и его результирующее изменение будет невелико. Чем меньше общее сопротивление делителя А„А„тем меньше потенциал базы зависит от изменений базового тока и тем лучше стабилизация. Но при малых его значениях резко возрастает мощность, потребляемая от источника питания, и уменьшается входное сопротивление каскада.
Поэтому обычно А, ~~ А, х А, или больше А,. Получаемый при этом коэффициент нестабильности о;=2 —:5. Если необходимо иметь стабильный режим по постоянному току и максимальное усиление на переменном токе, вводят достаточно глубокую ОС за счет увеличения резистора А, и устраняют ОС на переменном токе шунтированием А, конденсатором большой емкости С, (рис.
4.17, б ) так, чтобы сопротивление конденсатора в диапазоне рабочих частот было близко к нулю. При введении ОС по напряжению (рис. 4.17, в) изменение коллекторного тока, например его увеличение, приводит к уменьшению тока базы. Это вызывает уменьшение тока коллектора и снижает температурную нестабильность. Обобщая изложенное, можно сделать следующие выводы: смещение транзисторных каскадов обеспечивается или путем задания требуемого тока базы с помощью большого сопротивления, включенного в цепь питания (Ам на рис. 4.14, а), или путем задания ее потенциала базы с помощью делителя напряжения (А,, А, на рис. 4.15, б) и получения нужного значения тока за счет включения в цепь эмиттера сопротивления А,. В первом случае температурная стабильность плохая из-за того, что на ток коллектора оказывает влияние изменения Ь2,э и амиго.
Во втором температурная стабильность значительно лучше, но для получения хороших результатов (с точки зрения температурной стабильности) следует уменьшип сопротивление А,, А, и увеличить А,. В многокаскадных усилителях очень хорошие результаты по стабилизации рабочих точек каскадов получаются прн использовании общей отрицательной обратной связи по посто- 250 и я] ив=)Еав -Е о) ин-1т,н г) Рис. 4.1Х. Схсмы подачи напрнжсний смсхпснив в половых транзисторах ~а ) янному току, охватывающей весь усилитель.
При этом местные обратные связи, аналогичные рассмотренным. применять нецелесообразно, так как они всегда уменьшают коэффициенты усиления отдельных каскадов и снижают эффективность общей ОС. В полевых транзисторах смещение обеспечивается или за счет падения напряжения на резисторе, включенном в цепь истока, или за счет подачи на затвор дополнительного напряжения. У полевых транзисторов с управляющим ри-переходом (рис.
4.18, а) и с встроенным каналом Ерис. 4.18, б) смещение может быгь обеспечено за счет сопротивления в цепи истока. Так как ток затвора полевых транзисторов достаточно мал и мало падение напряжения на резисгоре Л,, то можно считать, что напряжение затвор — исток практически равно падению напряжения на сопротивлении А„: Е'зиа асс пв. 14.69) При необходимости иметь повьппенное входное сопротивление )х, берут порядка одного — десяти МОм. При работе полевого транзистора с управляющим рл-переходом в широком диапазоне з-емператур и при большом сопротивлении )х, положение рабочей гочки несколько меняется из-за дополнительного падения напряжения на сопротивлении )х,.
Это связано с изменениями обратного тока р-п-перехода, выполняющего роль затвора, контактной разности потенциалов 25! затвор — канал и подвижности носителей заряда в канале. Температурные изменения тока затвора оцениваются так же, как соответствующие изменения обратного тока у р-п-перехода.
Изменение тока стока при фиксированном напряжении смещения может быть найдено из приближенного уравнения ~~1с=1с(То) [(То!Т)з'з — 1~. (4.70) Здесь 1с( То) — гок стока при температуре То; Т вЂ” температура, для которой определено изменение Л1с. Таким образом, при температуре То напряжение смещения и ток затвора 17зно= — 1со11и+1з11э ', 1со=~17зио, (4.71) где 5=5„.,(1 — 17зио~'17зн„,); 5 — крутизна характеристики транзистора при напряжении У~но, Я„,„- — крутизна характеристики при Узи — — О.
Ток стока, определенный из (4.71), 1со=о1з)1з41+~11 ). При изменении температуры напряжение смещения и ток стока изменяются на Л11зио и Л1со. ~11'зио= -'з1з11з — Л1со)1и,' (4.73) Л1, = Лзи,„, + Л17,„,Я. Так как приращения составляющих, вызывающих изменение Л1со, при изменении температуры имеют разные знаки, то при соответствующем выборе режима работы транзистора возможна их взаимная компенсация. Точку, в которой при изменениях температуры минимальны изменения тока стока, называют температурно-стабильной точкой транзистора. Однако вследствие разницы в зависимости составляющих н 1с от температуры эффективная компенсация возможна только в небольшом диапазоне температур.
При этом требуется подбор Я, и А„, что обычно неудобно и нежелательно. Основной мерой температурной стабилизации является увеличение глубины последовательной ОС по току, что осуществляется за счет увеличения сопротивления Л„. При этом увеличение А, приводит к увеличению напряжения смещения Узи. В итоге уже при сравнительно небольших Я„полевые гранзисторы работают вблизи режима отсечки, где крутизна характеристики мала. Это снижает эффективность цепи ОС. Для устранения этого недостатка на затвор подают дополнительное отпирающее напряжение (рис. 4.18, в). Делитель напряжения на резисторах Я„Яз обеспечивает работу транзистора на участке, где 5- 5„,„, в то время как Л„достаточно велико и падение напряжения на нем значительно.
В результате обеспечивается требуемая глубина обратной связи и транзистор работает на участке с большой крутизной характеристики. 252 У полевых транзисторов с индуцированным каналом принципиально необходима подача напряжения смещения от внешнего источника, так как в случае его отсутствия транзистор будет заперт. Температурная стабилизация также осуществляется за счет последовательной ОС, которая вводится с помощью резистора Р„, включенного в цепь источника (рис. 4.18, г). Следует отметить, что температурные изменения тока стока в полевых транзисторах во много раз меньше изменений коллекторного тока у биполярных транзисторов. Поэтому, как правило, обеспечение требуемой температурной стабильности не вызывает больших затруднений.
Обратная связь на переменном токе устраняется путем шунтирования резистора Р„конденсатором большой емкости, так чтобы в диапазоне рабочих частот выполнялось условно 2„- )) И в более сложных случаях, когда вместо резисторов Р„и Р, включен активный прибор, общий подход остается неизменным. Покажем это на примере каскада (рис. 4.19, а). В нем роль резистора Рс выполняет транзистор Р'Т2. Для нахождения его вольт-амперной характеристики при данной схеме включения используем семейство статических 195 -1 И 5)) 5В а! 1п,мх )а с 5 4 г Рис. 4.19. Включение в цепь стока транзистора ИТ! нелинейного сопротивления нагрузки (транзистора ГТ2) (и); построение вольтамперной характеристики транзистора МТ2 1б) н нахождение геометрического места точек возможных режимов работы (в): передаточная характеристика (г) 253 характеристик транзистора 12Т2 (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
