7. Работа усилительного каскада по постоянному току

7.1. Обеспечение работы активного элемента по постоянному току

В отличие от лампы р.т. у транзистора задается током. Причинами изменения р.т. являются:

• изменение температуры;

• не стабильное питание;

• деградация и старение элементов.

Далее будем рассматривать основную проблему ухода рабочей точки из заданного положения – температурную нестабильность. Такая нестабильность может быть вызвана изменением температуры окружающей среды и температуры самого транзистора в результате его работы (потери энергии на паразитных сопротивлениях). При изменении температуры окружающей среды одинаково изменяются все параметры транзистора.

На практике принято оценивать температурный уход параметров транзистора по изменению тока коллектора, поскольку в линейной области все Y-параметры транзистора пропорциональны току коллектора. Поэтому, зная изменение тока коллектора можно оценить изменение всех параметров транзистора. Для БТ, включенного по схеме ОБ, можно записать:

,

(7.1)

где – коэффициент передачи по току в схеме с ОБ ( ); – обратный ток коллектора.

Причины изменения коллекторного тока вытекают из уравнения (7.1):

• температурные изменения коэффициента передачи по току в схеме с ОБ ;

• температурные изменения тока эмиттера ;

• температурные изменения обратного тока коллектора .

Исходя из указанных причин, изменение коллекторного тока определяется из уравнения:

,

(7.2)

где – изменение обратного тока коллектора под воздействием температуры; – значение обратного тока коллектора при нормальной температуре (обычно при 20⁰С, но бывает и при 0⁰С); – параметр, зависящий от типа транзистора (для кремниевых транзисторов – , для германиевых – ); – разброс температур, при которых должен работать усилитель.

На практике удвоение тока у кремниевых транзисторов происходит при повышении температуры на каждые 5…7^о, а у германиевых – на каждые 9…12^о.

Изменение коэффициента передачи по току в схеме с ОБ можно поставить в соответствие с изменением коэффициента передачи по току в схеме с ОЭ :

.

(7.3)

Пусть произошло изменение температуры с начальной Т₁ до конечной Т₂ и при этом коллекторный ток изменился с до (рис. 7.1 а).

а)	б)

Рис.7.1. а) Зависимость коэффициента передачи по току в схеме с ОБ от температуры, б) входная статическая характеристика при разных значениях температуры

Если измениться температура, то ток эмиттера измениться на . При увеличении токов коллектора и эмиттера р.т. перейдёт на статическую характеристику, соответствующую току – р.т.’.

Такое же изменение тока эмиттера произошло бы при увеличении напряжения база-эмиттер с до . При этом изменение напряжения база-эмиттер составит , где – напряжение отсечки (0,3…0,4 для кремниевых транзисторов, 0,6…0,7 для германиевых транзисторов).

Можно построить эквивалентную схему транзистора, учитывающую его температурную нестабильность (рис. 7.2).

Рис.7.2. Эквивалентная схема транзистора, учитывающая его температурную нестабильность

Данная эквивалентная схема (рис. 7.2) позволяет рассчитать температурную нестабильность для любой схемы включения транзистора.