Схемотехника аналоговых электронных устройств
Шрифт:
Рисунок 2.17. Тепловое смещение проходных характеристик БТ
Определяем приращение тока коллектора ΔIк02, вызванного изменением обратного (неуправляемого) тока коллектора ΔIкбо:
ΔIк02 = ΔIкбо·(H21э + 1),
где приращение обратного тока ΔIкбо равно:
ΔIкбо = Iкбо(Tспр)·[exp(αΔT) – 1],
где α —
Следует заметить, что значение Iкбо, приводимое в справочной литературе, особенно для транзисторов средней и большой мощности, представляет собой сумму тепловой составляющей и поверхностного тока утечки, последний может быть на два порядка больше тепловой составляющей, и он практически не зависит от температуры. Следовательно, при определении ΔIк02 следует пользоваться приводимыми в справочниках температурными зависимостями Iкбо, либо уменьшать справочное значение Iкбо примерно на два порядка (обычно Iкбо для кремниевых транзисторов составляет порядка (n·10– 7…n·10– 6) А, и порядка (n·10– 6…n·10– 5) А для германиевых, n=(1…9).
Приращение коллекторного тока, вызванного изменением H21э, определяется соотношением:
ΔIк03 = H21э·(Iкбо + Iб0),
где ΔH21э = kT·H21э·ΔT, kT ≈ 0,005 отн. ед./град.
Полагая, что все факторы действуют независимо друг от друга, запишем:
ΔIк0 = ΔIк01 + ΔIк02 + ΔIк03.
Для повышения термостабильности каскада применяют специальные схемы питания и термостабилизации. Эффективность таких схем коэффициентом термостабильности, который в общем виде представляется как:
ST = ΔIк0 стаб/ΔIк0.
Учитывая различный вклад составляющих ΔIк0, разное влияние на них элементов схем термостабилизации, вводят для каждой составляющей свой коэффициент термостабильности, получая выражения для термостабилизированного каскада:
ΔIк0 стаб = ST1ΔIк01+ ST2ΔIк02 + ST3ΔIк03.
Обычно ST2≈ST3,
ΔIк0 стаб = ST1ΔIк01+ ST2(ΔIк02 + ΔIк03).
Полученная формула может быть использована для определения ΔIк0 усилительного каскада при любой схеме включения в нем БТ.
Рассмотрим основные схемы питания и термостабилизации БТ.
Термостабилизация фиксацией тока базы. Схема каскада представлена на рисунке 2.18.
Рисунок 2.18. Каскад с фиксацией тока базы
Rб определяется соотношением:
т.к. Eк>>Uбэ0.
Очевидно, что Iб0 "фиксируется" выбором Rб, при этом ослабляется влияние первого фактора нестабильности тока коллектора (за счет смещения проходных характеристик). Коэффициенты термостабилизации для этой схемы таковы:
Отсюда видно, что данная схема имеет малую эффективность термостабилизации (ST2≈1).
Коллекторная термостабилизация. Схема каскада представлена на рисунке 2.19а.
Рисунок 2.19. Каскад с коллекторной термостабилизацией (а) и его варианты (б, в)
Rб определяется соотношением:
т.к. Uк0>>Uб0.
Термостабилизация в этой схеме осуществляется за счет отрицательной обратной связи (ООС), введенной в каскад путем включения Rб между базой и коллектором БТ. Механизм действия ООС можно пояснить следующей диаграммой:
T⇑⇒I⇑к0⇒U⇓к0⇒I⇓б0⇒I⇓к0,
↑←←←←петля ООС ←←←←↓
где символами ⇑ и ⇓ показано, соответственно, увеличение и уменьшение соответствующего параметра. Коэффициенты термостабилизации для этой схемы: