Аналоговые электронные устройства: Учебное пособие, страница 28

Прямая ВВ′ представляет собой выходную динамическую  характеристику каскада по переменному току, угол наклона которой определяется сопротивлением RK≈= RKЭ ║ RBX OK K , находится из выражения (3.2). Крутизна прямой ВВ′  меньше, чем прямой CD. Это объясняется наличием в каскаде положительной обратной связи, вслед­ствие чего RK Э >> RK.

Диаграмма построена в предположении, что амплитуды коллекторных токов I′Km ∑Э , I′′Km ∑Э и напряжений U′Km, U′′Km одинаковы.

Построение диаграммы для схемы, изображенной на рис.28 б, отличается от приведенного выше тем, что ток IKO определяется напряжением UK ЭО + UKH = UK ЭО + KU OK K •UKm, причем исходное напряжение находится из выражения (3.9), а не из (3.5).  Кроме того, RПОС = 0.

Расчет входной цепи предоконечного каскада  (величины IБ0, IБm,  UБЭО, UБm , RBX ), а также коэффициента усиления KU =  целесообразно выполнять графически на основе вы­ходных и входных статических характеристик транзисторов (рис.30).

4. РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ

Вопрос о выборе и расчете схемы стабилизации электрического режима транзисторов (термостабилизация транзисторов при изменении температуры окружающей среды) возник одновременно с практическим применением транзисторов в радиоэлектронных устройствах. Результаты исследований термостабилизации биполярных транзисторов опубли­кованы во многих монографиях, статьях, учебных пособиях. Утратив новизну, вопрос о термостабилизации транзисторов перестал привлекать внимание, стал часто считаться второстепенным, а цепи термостабилизации транзисторов стали относиться к вспомогательным цепям усилителей. Такое отношение к исследованию и проектированию цепей термостабилизации транзисторов нельзя считать обоснованным, так как от качества термостабилизации зависят важнейшие электрические характеристики усилителей: коэффициент усиления, частотные и нелинейные искажения сигналов. Действительно, при изменении темпе­ратуры кристалла транзистора изменяются его характеристики и электрический режим. Изменение электрического режима транзистора прояв­ляется в смещении рабочей точки по нагрузочной прямой постоянного тока. Смещение рабочей точки приводит к нелинейным искажениям сигналов при работе усилителя в режиме большого сигнала. При изменении электрического режима изменяется коэффициент усиления и полоса частот усилителя, так как коэффициент усиления и граничная частота транзистора зависят от величины постоянного тока транзистора. В многокаскадном усилителе увеличение усиления в промежуточных каскадах может вызвать нелинейные искажения в оконечных каскадах усилителя.

Необходимо отметить, что стремление упростить расчет цепей термостабилизации транзисторов в некоторых учебных пособиях доведено до практической несостоятельности результатов расчета. Например, в [2], [15], [16] учитываются не все факторы температурной нестабильности электрического режима биполярных транзисторов.

В [3], [17], [18] учтены все факторы температурной нестабильности, но не учтено их взаимодействие. Это приводит к отклонению экспериментальных результатов от расчетных тем большему, чем больше изменение температуры.

Ни в одной из распространенных методик не рассматривается за­дача расчета оптимальной цепи термостабилизации, т.е. такой, которая обеспечивает заданное качество термостабилизации при минимальной потребляемой от источника питания мощности.

Ниже приведен анализ и методика расчета цепей термостабилизации электрического режима транзисторов с учетом всех факторов нестабильности, их взаимодействия, приведено условие оптимизации цепи термостабилизации электрического режима биполярных транзисторов.