Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по постоянному току

Связи (ООС) по постоянному напряжению.

Термостабилизация рабочей точки при помощи отрицательной обратной

Помощи терморезистора и полупроводникового диода.

Температурная стабилизация (термостабилизация) рабочей точки при

При нагревании рабочая точка смещается по нагрузочной прямой, что приводит к увеличению

коллекторного тока Iк и уменьшению напряжения Uкэ (смотрите рисунок 225). Это равносиль-

но приоткрыванию транзистора. Поэтому основной задачей температурной стабилизации яв-ляется синхронная с увеличением температуры при закрывании эмиттерного перехода транзи-

стора температурная стабилизация при помощи терморезистора.

При нагревании сопротивление терморезистора уменьшается, что приводит к общему умень-

шению сопротивления включённых в параллель резисторов Rб`` и Rt. За счёт этого напряже-

ние Uбэ будет уменьшаться, эмиттерный переход подзапираться, и рабочая точка сохраняет

своё положение на нагрузочной прямой.

Аналогичным образом происходит термостабилизация рабочей точки полупроводниковым

диодом.

При увеличении температуры сопротивление диодов в обратном включении будет умень-

шаться за счёт термогенерации носителей заряда в полупроводнике. Общее сопротивление

включённых параллельно резистора Rб`` и диода VD1 будет уменьшаться, что приведёт к

уменьшению напряжения Uбэ, транзистор подзапирается и рабочая точка сохраняет своё по-

ложение.

Недостатком схем с терморезистором и полупроводниковым диодом является то, что и термо-

резистор, и полупроводниковый диод должны подбираться по своим температурным свой-

ствам для каждого конкретного транзистора. Поэтому наиболее часто применяют схемы тем-

пературной стабилизации отрицательной обратной связью (ООС) по постоянному току и напряжению.

Применяется этот вид термостабилизации при питании цепи базы с фиксированным током базы. В этом случае резистор Rб подключается не к плюсу ИП, а к коллектору транзистора.

Пользуясь уравнениями Кирхгофа, получим:

При увеличении температуры напряжение Uкэ уменьшается. Это уменьшение напряжения че-

рез цепь обратной связи (ОС), состоящую из Rб, передаётся на базу транзистора. Напряжение

Uбэ уменьшается. Эмиттерный переход подзапирается, и рабочая точка сохраняет своё поло-

жение.

Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по постоянному току применяется при

питании цепи базы по схеме с «фиксированным напряжением базы». При возрастании темпе-

ратуры увеличивается ток коллектора транзистора Iк, следовательно, и ток эмиттера Iэ. За счёт

этого URбэ будет уменьшаться.

Uбэ ↑ = URб`` - URэ ↑ так как URб`` = Const;

Эмиттерный переход подзапирается, и рабочая точка (РТ) сохраняет своё положение. Так как

изменение напряжения на Rэ должно зависеть только от изменения температуры и не изме-

няться по закону переменной составляющей усиливаемого сигнала, резистор Rэ шунтируется

конденсатором большой ёмкости, через который будет протекать переменная составляющая, а

через Rэ будет протекать постоянная составляющая тока.

Величину ёмкости выбирают из условия:

Генераторы гармонических колебаний. Условия самовозбуждения генераторов (баланс фаз и баланс амплитуд). Автогенераторы. Стабилизация частоты и амплитуды в автогенераторах. Мультивибраторы. Симметричные и несимметричные мультивибраторы на ОУ

Генераторами называются электронные схемы, формирующие переменные напряжения требуемой формы, амплитуды и частоты. Генератор можно получить из усилителя, охватив его положительной ОС.

Автогенераторами называют генераторы с независимым возбуждением.

Усиление – это процесс преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала по закону изменения входного сигнала, а генераторы осуществляют преобразование энергии источника питания в переменный ток требуемой частоты.

Для возникновения генерации необходимо выполнение двух условий:

1. баланс фаз – фазовый сдвиг сигнала, создаваемый усилителем и звеном ПОС в сумме должен быть кратный 2π.

1. баланс амплитуд. Усилитель должен компенсировать все потери – собственные и в звене ПОС.

Эти условия должны выполняться только на одной частоте.

Кроме того, для получения колебаний необходимо, чтобы
(прогрессирующее нарастание колебаний). Если происходит затухание колебаний, если
, то амплитуда выходного сигнала достигает максимума, обусловленного напряжением источника питания, форма сигнала отлична от синусоидальной, возникают нелинейные искажения.

Равенство соответствует установившемуся режиму и возможно только при некотором соотношении коэф. ООС и ПОС.

Генератор синусоидальных колебаний на ОУ (LC-генератор)

Баланс фаз означает, что колебания в замкнутой системе могут возобновляться только тогда, когда фаза выходного напряжения схемы ОС и фаза входного напряжения совпадают. Баланс амплитуд означает, что для возбуждения генератора усилителю необходимо компенсировать потери в схеме ОС.

Регулируя R1, добиваемся равенства ПОС и ООС, что выражается в наличии на выходе незатухающих и неискаженных гармонических колебаний.

Достоинства:

- достаточно высокая стабильность частоты;

- нестабильность.

Недостатки:

- высокая восприимчивость к помехам;

- построение LC-генераторов на частоты ниже нескольких десятков кГц становится нерациональным ввиду возрастания габаритов и массы элементов колебательного LC-контура.

Для получения колебаний низкой частоты (менее 1 кГц) приходится использовать большие значения L и C, что увеличивает габариты и массу устройства. Для этого используют RC-генераторы.