Температурная стабилизация усилительного каскада

Выбор метода обеспечения рабочего режима работы транзистора тесно связан с задачей температурной стабилизации усилительного каскада в целом. Это обус­ловлено тем, что изменение температуры вызывает изменение параметров транзистора, что в свою очередь приводит к изменению его характеристик.

На рис. 5 показаны выходные характеристики транзистора в схеме ОЭ, снятые при двух значениях температур окружающей среды (пунктирными линиями показаны характеристики транзистора при более вы­соких температурах). Из рисунка видно, что температур­ный характер воздействия приводит к изменению положения рабочей точки (точка р') относительно ее первоначального положения (точка р), а следовательно, к изменению режима работы транзистора (U_0к, I_0к).Иногда повышение температуры может вывести рабочую точку за пределы линейного участка, и нормальная работа усилителя нарушится.

Смещение статических характеристик указывает на изменение коллекторного (выходного) тока тран­зистора I_к, приращения которого обусловлены главным образом увеличением обратного тока коллекторного перехода (количество неосновных носителей заряда возрастает) I_кэ0 и коэффициента передачи тока транзистора h_21б (или h_21э) с ростом температуры.

Для улучшения температурной стабильности тран­зисторных усилительных каскадов используют обратные связи по постоянному току, которые снижают действие дестабилизирующих температурных факторов. Рассмот­рим основные схемы стабилизации положения рабочей точки с учетом того, что входной переменный сигнал отсутствует, а токи I_к, I_б и напряжения U_кэ, U_бэ пред­ставляют собой постоянные токи и напряжения в тран­зисторе.

1 .Схема с коллекторной стабилизацией

На рис. 6, а показана схема с отрицательной обратной связью по постоянному напряжению (схема с коллекторной температурной стабилизацией). Ее отличие от схемы рис. 4, а состоит в том, что резистор R₆ подключен к коллектору транзистора с напряжением U_кэ = U_oк, а не к источнику питания Е_к. Поэтому уравнение для определения со­противления R_б в этом слу­чае записывают в виде

R_б ≈ U_ок/R_об.

Физический смысл кол­лекторной температурной стабилизации заключает­ся в следующем. При уве­личении тока I_к (от значе­ния I_0к) (рис. 5) падение напряжения на резисторе R_к возрастает. При этом приращение отрицательного потенциала на кол­лекторе через резистор поступает на базу транзистора, смещая эмиттерный переход в обратном направлении. В результате уменьшается ток базы I_б, а, следовательно, ток коллектора I_к. При этом U_0к и I_ок получают прира­щения, меньшие, чем при отсутствии отрицательной обратной связи.