Методы стабилизации рабочей точки Температурная стабилизация

Пожалуй, самым эффективным способом температурной стабилизации транзисторного усилителя является способ, показанный на рисунке 42, а:

Допустим, окружающая температура увеличилась. Тут же увеличится ток коллектора. Одновременно увеличится падение напряжения на сопротивлении нагрузки R_к. В результате уменьшится напряжение между областью «К-Э», следовательно и напряжение т.к. (втор. Зак. Кирхгофа для контура), соответственно уменьшится ток базы ().

Последнее вызовет уменьшение коллекторного тока (

), тем самым обеспечится стабилизация рабочей точки транзистора.

Эмиттерная стабилизация

Для стабилизации режима работы транзистора применяется отрицательная обратная связь по постоянному току и наилучшими характеристиками обладает схема эмиттерной стабилизации: ( U_бэ

Рассмотрим как работает эта схема: В схеме эмиттерной стабилизации ток через резисторы R₁ и R₂ задается в несколько раз больше тока базы транзистора. В результате напряжение на базе транзистора не зависит от его тока базы.

Пусть за счет увеличения температуры или напряжения питания увеличится коллекторный ток транзистора. Тогда по закону Ома увеличится падение напряжения на резисторе R_э (). Напряжение на эмиттере транзистора увеличилось. Но напряжение на базе транзистора равно напряжению на R₂ и равно сумме напряжения на эмиттере и напряжению база-эмиттер транзистора:

U_R2 = U_Rэ + U_бэ

А значит напряжение база-эмиттер транзистора равно:

U_бэ = U _R2 – U_Rэ

Если напряжение на эмиттере увеличивается, то напряжение U_бэ уменьшается, а это приводит к уменьшению базового тока. Но ток коллектора связан с током базы известным соотношением:

Следовательно ток коллектора тоже уменьшается до первоначального значения! Точно такой же результат мы получим, если за счет температуры или других дестабилизирующих факторов ток коллектора попытается увеличиться/уменьшиться.

Применение:

В схемах усилителей радиочастоты и усилителей промежуточной частоты , в схемах усилителей низкой частоты.

Коллекторная стабилизация

Рассмотрим работу коллекторной стабилизации ( U_R2 U_бэ :

Пусть ток коллектора за счет дестабилизирующих факторов увеличился (повысилась температура транзистора, увеличилось напряжение питания или в схеме применили транзистор с большим коэффициентом усиления по току ). По закону Ома на резисторе R₂ увеличится падение напряжения, а так как напряжение на коллекторе равно:

U_п = U_к + U_R2, следовательно U_к = U_п – U_R2

то напряжение на коллекторе уменьшится (). Это приведет к уменьшению напряжения на базе транзистора, что вызовет уменьшение тока базы. Так как ток коллектора можно определить из выражения

то ток коллектора тоже уменьшится и вернется к первоначальному значению. Рассмотренная цепочка рассуждений доказывает, что коллекторная стабилизация обеспечивает стабильность работы транзисторного каскада.

Теперь сравним эффективность работы эмиттерной и коллекторной стабилизации. В схеме эмиттерной стабилизации все падение напряжения на эмиттерном сопротивлении прикладывается к базовому переходу. В схеме коллекторной стабилизации напряжение на коллекторе уменьшается до напряжения U_БЭ. В этой схеме присутствует делитель напряжения, образованный сопротивлениями R1 и R_вх. Он уменьшает глубину отрицательной обратной связи, а значит эффективность стабилизации.