Коллекторная стабилизация

Для этой стабилизации резистор R_б включают между базой и коллектором (рис 29).

Рис.28 Коллекторная стабилизация исходного режима

Коллекторная стабилизация происходит за счёт параллельной ООС по постоянному току коллектора, т.к. всякое изменение тока I_кo через резистор R_б вызывает противоположное по знаку изменение тока I_бо во входной цепи, так что ток коллектора практически не изменяется. Эффективно действует коллекторная стабилизация только при большом сопротивлении коллекторной нагрузки R_к для постоянного тока или с уменьшением сопротивления R_б в цепи обратной связи. Практически это трудно выполнить, т.к. величины сопротивлений R_к и R_б определяют требуемый режим покоя транзистора.

Поэтому коллекторная стабилизация не даёт нужного эффекта и применяется редко, только в предварительных каскадах при небольших изменениях температуры.

- Параметрическая стабилизация –

Рис.29 Параметрическая стабилизация режима терморезистором (а) и диодом (б) вольтамперные характеристики диода при разных температурах (в)

Осуществляется путем включения термозависимого элемента в нижнее плечо делителя, создающего смещения (рис 29). Этот элемент должен иметь отрицательный температурный коэффициент сопротивления – это может быть терморезистор, туннельный диод, у которого сопротивление уменьшается с повышением температуры.

Принцип параметрической стабилизации состоит в том, что напряжение смещения снимается с термозависимого элемента, причем, он расположен в непосредственной близи с транзистором (обычно на его радиаторе охлаждения) и нагревается с ним одновременно.

С повышением температуры сопротивление элемента уменьшается, следовательно, снижается и напряжение смещения на нём – это вызывает уменьшение тока коллектора, причем элементы схемы можно подобрать так, чтобы полностью компенсировать увеличение тока коллектора за счёт увеличения температуры. Таким образом, можно добиться полной стабильности режима при изменениях температуры, т.е. термокомпенсации.

Параметрическая стабилизация имеет недостаток: она действует только при изменении температуры окружающей среды, а если режим нарушается вследствие старения, разброса параметров или замены транзисторов, а также из-за кратковременного выделения большой мощности потерь в коллекторном переходе, стабилизация не действует, и ток коллектора не стабилизируется.

На рисунке 29 а приведена схема с использованием терморезистора R_т в делителе смещения R_б1 – R_т.

Доля напряжения на нижнем плече делителя, т.е. на R_т является напряжением смещения U_бэо.

С повышением температуры это напряжение уменьшается, вызывая уменьшение тока I_кo, чем компенсируется температурный рост тока коллектора. Для получения расчётной величины смещения и требуемой зависимости изменения сопротивления нижнего плеча делителя с изменением температуры параллельно сопротивлению R_т может включаться шунт, а последовательно - добавочное сопротивление (на рис отсутствует).

Недостаток схемы: большая тепловая инерция терморезисторов, из-за чего они реагируют только на изменение температуры среды, но не успевают срабатывать при мгновенном кратковременном повышении температуры самого коллекторного перехода транзистора.

На рисунке 29 б показана схема параметрической стабилизации с использованием диодов. Здесь смещение создаётся включением делителя R_б1 – VД и развивается на прямом сопротивлении диода, при этом U_бэо = U_np. При повышении температуры прямое сопротивлении и прямое напряжение диода уменьшаются, прямая ветвь ВАХ диода сдвигается влево (рис 30,в), следовательно, уменьшается напряжение смещения U_бэо, что препятствует росту коллекторного тока, стабилизируя его. Так как прямое сопротивление (R_np) диода невелико, то иногда для увеличения входного сопротивления каскада диод включают последовательно с источником сигнала.

Преимущества схемы:

- температурная зависимость прямого сопротивления диода почти такая же, как эмиттерного перехода транзистора, поэтому получается хорошая термокомпенсация;

- диод имеет малую тепловую инерцию.

Ещё лучшую термокомпенсацию дает использование транзистора в диодном включении. При этом коллекторный переход закорачивается путем соединения коллектора с базой, а роль стабилизирующего диода выполняет эмиттерный переход, включенный в прямом направлении. Такая схема нашла применение в двухтактных оконечных каскадах.

Контрольные вопросы:

1. Чем характеризуется исходный режим транзистора, и как он создаётся?

2. Причины нестабильности исходного режима;

3.Что называют смещением в транзисторных усилителях и способы создания смещения?

4. Как создаётся смещение фиксированным током и напряжением базы?

5. Недостатки фиксированного смещения;

6. Как осуществляется эмиттерная стабилизация режима?

7. Как осуществляется коллекторная стабилизация режима?

8. Параметрическая стабилизация; её работа, недостатки и преимущества.