5.1.4 Термостабилизация точки покоя

Рис.5.12. Схема с эмиттерной термостабилизацией

В процессе работы транзистора происходит увеличение температуры, что приводит к увеличению неуправляемого обратного теплового тока, а это ведет к увеличению коллекторного тока покоя.

I_кп = I_ко + β*I_бп

В результате рабочая точка покоя смещается, что приводит к появлению дополнительных непредвиденных нелинейных искажений.

Рис.5.13. Нелинейные искажения в схеме с эмиттерной термостабилизацией

Для того, чтобы стабилизировать рабочую точку вводят обратную связь (вышеприведенная схема). Это схема с эмиттерной термостабилизацией. В этой схеме обратная связь осуществляется введением сопротивления в цепь эмиттера.

Принцип работы:

Температура возрастает, следовательно, увеличивается обратный неуправляемый тепловой ток, следовательно, возрастает коллекторный ток покоя, следовательно возрастает эмиттерный ток покоя. И возрастает падение напряжения на сопротивление R_э, что приводит к уменьшению напряжения U_бэ, а это приводит к уменьшению тока I_бп, и приводит к уменьшению I_кп.

T↑ → I_ко↑→ I_кп↑ = I_ко + β*I_бп→ I_эп↑ = I_кп/α→ U_э↑ = I_эп*R_э → U_бэ↓ = U_бп – U_э↑ → →I_бп↓→ I_кп↓ = I_ко + β*I_бп

При работе транзистора на полезный сигнал, когда U_вх ≠ 0, сопротивление R_Э осуществляет обратную отрицательную связь и по полезному сигналу, что приводит к снижению коэффициента усиления каскада, для того чтобы исключить отрицательную обратную связь по полезному сигналу, параллельно сопротивлению R_Э ставят конденсатор С_Э, который шунтирует отрицательную обратную связь по полезному сигналу.

На сигнал изменения температуры, низкочастотный конденсатор С_Э влияния не оказывает.

5.2 Схема с коллекторной термостабилизацией

Рис.5.14. Схема с коллекторной термостабилизацией

Если схема с эмиттерной термостабилизацией представляет собой отрицательную обратную связь по току, то схема с коллекторной термостабилизацией включает в себя обратную связь по напряжению.

T↑ → I_ко↑→ I_кп↑ = I_ко + β*I_бп→U_к↓ = E – I_кп*R_к→I_бп↓ = U_к/R_ос

5.2.1 Каскад с общим эмиттером при работе на переменном сигнале

Рис.5.15. Схема каскада с общим эмиттером

Рис.5.16. Временные диаграммы работы каскада с общим эмиттером

Временные диаграммы работы каскада с общим эмиттером показывают, что этот каскад является инвертирующим. Это значит, что U_вых изменяется в противофазе с U_вх.

5.2.2 Частотные искажения

1. Область средних частот. Конденсаторы С₁, С₂ и С_э выполняют здесь свои функции, т.е. можно считать, что сопротивление их переменному току = 0, сопротивление их постоянному току = ∞, в результате входной сигнал поступает на базу без ослабления, выходной сигнал выделяется в нагрузку тоже без ослабления, отрицательная обратная связь по полезному сигналу отсутствует, коэффициент усиления имеет максимальное значение.

2. Область низких частот. В этом случае сопротивление входного конденсатора уже не является бесконечно малым, поэтому возникает падение напряжения ∆U_С1, на конденсаторе С₁ и ∆U_С2 на конденсаторе С₂, это приводит к тому, что входной сигнал становится меньше на напряжение ∆U_С2, аналогичное происходит с выходным сигналом, отрицательная обратная связь по полезному сигналу полностью не устраняется, все вышеназванные причины приводят к уменьшению усиления на низких частотах.

3. Область высоких частот. Конденсатор С₁, С₂ и С_Э выполняют свои функции имея бесконечно малое сопротивление по переменному сигналу, но в этом случае начинают сказываться емкости p - n переходов транзистора. В результате выходной сигнал как - бы закорачивается на общую шину через эквивалентный конденсатор С_кэ, что также приводит к уменьшению коэффициента усиления.