Стабилизации.

Чем больше R_Э тем выше температурная стабилизация и больше смещение рабочей точки к исходной "О". Однако с увеличением R_Э возрастает энергопотребление каскада, требуется повышение питания Е_К, поэтому рекомендуют выбирать R_Э таким, чтобы потери напряжения на нем не превышали 25% от Е_К.

Для того, чтобы R_Э не изменяло режим работы каскада по переменному току, параллельно R_Э включают емкость С_Э, которая шунтирует R_Э по переменному току. Величину емкости конденсатора выбирают из условия:

.

Вторым элементом термостабилизации является резистор R_Ф, который в совокупности с С_Ф образует также развязывающий фильтр. Такая схема приведена на Рис. 6.9.

Рис. 6.9 - схема температурной стабилизации с резистором R_Ф.

Для данной схемы будут справедливы следующие выражения:

, .

При увеличении температуры увеличивается I_К, который обуславливает увеличение падения напряжения на R_Ф, что приводит к уменьшению U₂₀, и соответственно к уменьшению напряжения U₁₀ и тока базы I_Б, при этом рабочая точка дополнительно смещается в т. О₃, (при наличии также R_Э) см. Рис. 6.9. Чем больше R_Ф, как и R_Э тем лучше температурная стабилизация каскада. Допускают падения напряжения на резисторе R_Ф также порядка 20–25% от напряжения питания Е_К.

Для того чтобы не изменять режим работы каскада по переменному току, R_Ф по аналогии, с R_Э, шунтируют емкостью С_Ф.

Цепочка R_Ф, С_Ф также выполняет функцию развязывающего фильтра. Ее ставят для устранения явления самовозбуждения многокаскадного усилителя через общий источник питания. Емкость С_Ф монтируют у каждого каскада, возможно меньшими проводами. Такие фильтры рекомендуется ставить в каждом каскаде многокаскадного усилителя.

6.3. Схема температурной компенсации каскадов.

В данных схемах используются элементы сопротивление которых зависит от температуры (например терморезисторы). Один из вариантов такой схемы приведен на Рис. 6.10.

Рис. 6.10 – схема температурной компенсации.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) для резистора R_t должен быть меньше 0, для того чтобы при увеличении температуры, напряжение U₁₀ уменьшалось, обеспечивая тем самым устойчивость точки покоя.

Для подбора R_t, его заменяют переменным сопротивлением и снимают зависимость R(t). После этого выбирают R_t с соответствующей зависимостью.

Терморезистор можно также ставить и вместо R_Э, однако ТКС при этом должен быть больше 0.

6.4. Количественная оценка температурной стабильности.

Для количественной оценки используют коэффициент температурной нестабильности.

;

где I_К0 – изменение тока коллектора каскада в заданном диапазоне изменения t

I_К1 – изменение тока коллектора в схеме с идеальной температурной стабилизацией.

Учитывается изменение тока коллектора обусловленное всеми дестабилизирующими факторами. Тогда коэффициент температурной нестабильности (КТН) показывает во сколько раз идеальная схема лучше реальной.

Подставив в выражение для ТКН, выражения описывающие изменения тока коллектора в обеих схемах и приняв в качестве идеальной схемы схему с ОБ (т.к. она обладает большей температурной стабильностью) получим:

.

Если R_Э=R_Ф=0 то:

.

Следовательно схема с ОЭ, по своей температурной стабильности, в  (3040) раз хуже схемы с ОБ. Однако если R_Э и R_Ф то S=1 и схема с ОЭ по свои температурным характеристикам приближается к схеме с ОБ.

7. Нелинейные искажения транзисторных каскадах.

7.1. Причины нелинейных искажений.

7.2. Входные динамические характеристики каскада.

7.3. Методы расчета нелинейных искажений.

7.1. Причины нелинейных искажений.

Под нелинейными искажениями понимают изменение формы выходного сигнала по отношению ко входному. Эти изменения обусловлены нелинейностью входных и выходных характеристик транзистора.

Степень искажения оценивают при помощи коэффициента искажения . Для его определения используются сквозную характеристику каскада, которая представляет собой зависимость выходного тока от входного напряжения:

.

Вид сквозной характеристики представлен на Рис. 7.1.

Рис. 7.1 – сквозная характеристика каскада.

I_Вых можно разложить в ряд Фурье:

.

Полезной является только первая гармоника, остальные определяю искажения:

, , .

Так как гармоники более высокого порядка малы, то достаточно оценивать до 4-ой гармоники.

.

При проектировании усилительного каскада задаются _Общ и обеспечивают, чтобы искажения в усилителе не превышали заданные. Искажения определяются следующими факторами:

• Заданные значения входного напряжения;

• Нелинейность входной ВАХ транзистора;

• Отношение (должно быть как можно больше, но не превышать 1.5 – 2).

• Схема включения транзистора.

Рассмотрим зависимость коэффициента искажений _Общ от отношения , для различных схем включения транзистора. Эти зависимости приведены на Рис. 7.2.

Рис. 7.2 – Зависимость _Общ от отношения

(а – для схемы с ОБ, б – для схемы с ОЭ).

Как видно из Рис. 7.2. для схемы с ОБ при увеличении отношения , уменьшается коэффициент искажений, а для схемы с ОЭ это отношение не должно превышать 1.5.