Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru При повышении тепературы перехода Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru база-эмиттер БТ характеристика прямой передачи Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru смещается почти параллельно со скоростью 2,1 мВ на 1º изменения температуры (рис. 38). То есть с ростом температуры те же значения Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru соответствуют меньшим значениям напряжениях Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Эффект теплового смещения характеристики можно выразить в эквивалентной форме, считая саму характеристику неподвижной (т.е. БТ − идеальным), а его температурную реакцию моделируя фиктивным источником постоянного напряжения в базовой цепи (рис. 39), величина которого

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . (63)

Тепловое смещение напряжения базы Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru вызывает изменение коллекторного тока Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Поскольку в реальной схеме имеются цепи питания базовой цепи ( Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru ), часть напряжения источника Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru будет падать на сопротивлении Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , а на база-эмиттерный переход попадет оставшаяся его часть, пропорциональная Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Поэтому результирующее изменение тока коллектора определяется как

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . (64)

 
  Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru

Итоговая температурная нестабильность коллекторного тока находится как сумма всех нестабильностей, вызванных изменениями обратного тока коллектора, коэффициента передачи тока базы и тепловым смещением напряжения перехода база-эмиттер,

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . (65)

Для расчета температурной нестабильности более сложных схем используют тот же подход, просто учитывая в моделях на рис. 36 и рис. 39 дополнительные элементы схемы. Например, для схемы с эмиттерной термостабилизацией (рис. 20, 25) эквивалентная схема реакции каскада на температурное воздействие будет выглядеть, как показано на рис. 40.

Заметим, что при пересчете во входную цепь сопротивление Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru увеличилось в Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru раза. Это отражение того факта, что напряжение на Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru пропорционально Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

При наличии Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru часть теплового изменения напряжения базы Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и тока базы Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , приходящаяся на сопротивление Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru (входное сопротивление транзистора), будет значительно меньше, чем в случае его отсутствия. То есть с ростом Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru увеличивается температурная стабильность каскада. Нестабильность коллекторного тока для такой схемы находится как сумма нестабильностей, вызванных влиянием Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , с учетом коэффициентов деления, обусловленных наличием Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

 
  Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru

Приведя подобные, получим

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . (66)

Улучшить термостабильность каскада можно путем оптимизации значений сопротивлений Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Но если с Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru все ясно сразу – с ростом значения Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru термостабильность увеличивается, то для Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru такой однозначности нет. Уменьшение Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru снижает влияние на каскад нестабильности базового тока Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , но одновременно увеличивается чувствительность каскада к изменению Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Увеличение Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru приводит к обратной ситуации. Очевидно, что Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru необходимо выбирать учитывая соотношения значений величин Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Для оценки влияния Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru на Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru представим (66) в виде

Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

Анализируя числитель и знаменатель, видим что для снижения Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru при Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , т.е. при Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru сопротивление Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru надо брать как можно меньшим и наоборот.

При расчете каскада с учетом термостабильности в исходных данных задается параметр Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru − максимально допустимый коэффициент нестабильности коллекторного тока в процентах. Оптимизацию значений Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru в каскаде осуществляют до тех пор, пока полученный коффициент температурной нестабильности не станет меньше допустимого, либо пока не будет выяснено, что данное схемотехническое решение не позволяет получить нужной термостабильности.

Приведем алгоритм расчета усилительного каскада с учетом требований термостабильностина примере каскада с эмиттерной термостабилизацией (рис. 20, 25).

1. Рассчитывается Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

2. Задается ток в цепи базового делителя Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

3. Рассчитываются значения сопротивлений базового делителя Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

4. Определяется температурная нестабильность коллекторного тока Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и коэффициент температурной нестабильности Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru .

5. Если полученный Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , увеличиваем сопротивление Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru в (1,5…2) раза. Чем выше значение Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , тем меньше становиться температурная нестабильность Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . С другой стороны с ростом Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru уменьшается максимальная амплитуда выходного напряжения каскада. Поэтому пределы увеличения Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru полностью определяются требованиями к максимальному уровню выходной амплитуды сигнала. Единственный способ увеличить Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , не снижая уровня выходного сигнала, – повысить напряжение питания.

6. Для новых, больших значений Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru повторяем расчет сопротивлений плеч базового делителя и коэффициента температурной нестабильности Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru пока не уложимся в требование Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru , либо пока не достигнем максимально допустимого значения Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Эти расчеты удобно осуществлять в математической программе MathCAD, в которой единожды введенные формулы автоматически пересчитываются при новых исходных данных.

7. Если увеличение Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru до максимальных значений не привело к выполнению требований по термостабильности, пробуем оптимизировать сопротивления делителя Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . При выполнении условия Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru росту термостабильности способствовует увеличение сопротивления Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Для этого нужно уменьшать ток базового делителя. Здесь мы ограничены условием Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru . Если Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru росту термостабильности будет способствовать снижение сопротивления Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru Для этого нужно увеличивать ток делителя. Ограничением для снижения сопротивления Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru являются требования к потребляемому каскадом току ( Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru растет – растет и общий потребляемый ток). Другие ограничения связаны со снижением сквозного коэффициента усиления, поскольку низкое значение сопротивления Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru будет шунтировать входной сигнал.

8. Если оптимизация Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru и Тепловое смещение напряжения перехода база-эмиттер - student2.ru не привела к выполнению требований по термостабилизации, нужно использовать другие схемы стабилизации рабочей точки.

Наши рекомендации