ДРЕЙФ НУЛЯ. ЕМІТЕРНА ТА КОЛЕКТОРНА ТЕРМОСТАБІЛІЗАЦІЇ

Для забезпечення працездатності підсилювальних каскадів, працюючих у режимі класу А, при зміні температури, старінні і заміні транзисторів, ламп і резисторів використовують схеми стабілізації струму спокою (стабілізації робочої точки) від'ємним зворотним зв'язком за постійним струмом.

При підвищенні температури у області бази зростає генерація пар носіїв заряду – електронів і дірок, тобто збільшується концентрація неосновних носіїв і власна провідність напівпровідника, ток колектора транзистора І_ОК ≈ h_21е (І_ОБ + І_кбо ),

де h_21е(β)- низькочастотний коефіцієнт підсилення струму в схемі зі СЕ;

- І_кбо – зворотний струм колектора при відключеному емітері транзистора (тепловий струм неосновних носіїв заряду через p-n – перехід). Положення точки спокою на вихідній характеристиці залежить від коефіцієнта передачі транзистора за струмом. При підвищенні температури навколишнього середовища він зростає, при зниженні – зменшується. В результаті положення точки спокою транзистора змінюється залежно від температури навколишнього середовища або при заміні транзистора на інший (коефіцієнти передачі різних екземплярів транзисторів навіть одного типу різняться) (рис.54).

Рисунок 54 – Температурний дрейф точки спокою траанзистора

Найпростішею зі схем стабілізації точки спокою за допомогою від'ємного зворотнього зв'язку є схема колекторної стабілізації (рис.55).

Рисунок 55 – Схема підсилювача з колекторною термостабілізацією

На рис.12 показана схема колекторної стабілізації при включенні транзистора за схемою зі СЕ (можна включати транзистори зі СК, СБ). Резистор R1 підключений верхнім кінцем не до джерела живлення, а до колектора транзистора, вводиться паралельний від'ємний зворотний зв'язок по напрузі, що знімається з колектора транзистора. При цьому на резисторі R_Б  діє не вся напруга джерела живлення Е_К, а різниця, тобто

U_RБ = Е_К  - U_R – U_Б0;

U_R = (І_К0 + І_Б0 )R

                                                   U_RБ = Е_К  - (І_К0 + І_Б0) R- U_Б0 ,                                           (1)

U_RБ = І_Б0 R_Б,

І_Б0 = І_К0  / β.

Схема колекторної стабілізації проста і економічна, але має обмежене застосування із-за ряду недоліків.

Таким методом термостабілізації створюється від'ємний зворотний зв'язок по змінному струму, тобто вихідний сигнал через R1 протидіє вхідному сигналу, зменшуючи вхідний опір і підсилення каскаду.

Емітерна термостабілізація.

У підсилювачах за схемою зі СЕ послідовно з емітером транзистора вмикається резистор R_Е, шунтований конденсатором С_Е (рис.56).

Рисунок 56 – Схема підсилювача з емітерною термостабілізацією

Розглянемо як резистор R_Е стабілізує режим спокою, скориставшись рівняннями:

                                                    U_д = U_Б0 + І_Е0 R_Е ,,                                                      (2)

звідки                                             U_Б0= U_д - І_Е0R_Е.                                                         (3)

При зростанні температури транзистора, збільшується його коефіцієнт передачі β, що призводить до зростання колекторного струму спокою І_ОК = β І_ОБ, а отже, і струму емітера І_Е0 = (І_ОК +І_ОБ). Падіння напруги на R_Е збільшується, а це, виходячи з (2), викликає зменшення U_ОБ , що зменшить І_ОБ, а значить і І_ОК (приблизно до попереднього значення).

Таким чином, відхилення І_ОК від заданого значення припиняється за рахунок наявності в схемі R_Е. Але R_Е створює від'ємний зворотний зв'язок за струмом, тобто в еміторі з'являється сигнал, який протидіє вхідному сигналу.

Коефіцієнт підсилення через це значно зменшується.

Щоб усунути протидію R_Е вмикають С_Е. Конденсатор С_Е забезпечує вимкнення від'ємного зворотного зв'язку за вхідним сигналом. Його ємність визначається зі співвідношення

1/ω_н С_Е << R_Е ,

де ω_н – нижня границя діапазону робочих частот підсилювального сигналу.

Для ПЗЧ С_Е обирають одиниці або десятки мікрофарад. З підвищенням частоти емність пропорційно зменшується. 

При зменшенні температури струм І_ОК також практично не змінить свого значення.

Звичайно, задають R_Е = (0,1…0,2) R_К .