Вплив температури на роботу підсилювача


При підвищенні температури навколишнього середовища ток транзистора збільшується і його характеристики зміщуються вгору (рис.4, б, в). Це означає, що при тому ж струмі бази колекторний струм виявляється більше, ніж при нормальній температурі. Однією з основних причин зростання колекторного струму транзистора при підвищенні температури є збільшення зворотного струму IКБО. протікає між базою і колектором. Сам по собі зворотний струм IКБО дуже малий і для германієвих транзисторів при кімнатній температурі становить всього 10. 20 мкА, а для кремніевих- не більше декількох мікроампер, але різко збільшується при підвищенні температури. У той же час становище навантажувальної прямої
UKЕ = GK -IK RK не зміниться, оскільки величини GK і RK залишилися колишніми. Чи не зміниться також і струм бази, тому що він як і раніше визначається виразом:
IБ = GK / Rб = 15 / (75 • 10 3) = 0,2 мА.
Однак у зв'язку з тим, що робоча точка А, що визначає режим роботи транзистора, повинна знаходитися на перетині навантажувальної прямої з статичною характеристикою, отриманої при струмі бази рівному 0,2 мА, зміщення характеристик при збільшенні температури призведе і до зміщення робочої точки А, як показано на рис.4, б і 4, ст. З малюнків видно, що одночасно зі зміною положення робочої точки А зменшується розмах вихідної напруги і спотворюється його форма.
Для зменшення впливу температури на зміну режиму роботи транзистора необхідно, щоб він мав малий зворотний струм. В цьому відношенні кращими є кремнієві транзистори, у яких зворотний струм на порядок (т. Е. Приблизно в 10 разів) менше, ніж у германієвих. Однак зменшити вплив температури на властивості транзистора можна і шляхом змін у схемі.
Широко поширеним методом температурної стабілізації є застосування в підсилювачі зворотних зв'язків по постійному струму. Одна з таких схем показана на рис.5.

Вона відрізняється від схеми, наведеної на рис.1, тим, що має додатковий резистор RЕ в ланцюзі емітера. Введення його в схему дозволяє помітно поліпшити температурні властивості підсилювального каскаду. Пояснюється це тим, що струм емітера, протікаючи через резистор RЕ. створює на ньому падіння напруги U R Е = IЕО RЕ. Так як напруга емітерного переходу UБЕО = UR2 = URЕ. зі збільшенням струму емітера підвищується і напруга URЕ. Оскільки напруга UR2 на резисторі R2 зі збільшенням температури практично не змінюється, зростання напруги URЕ призводить до зменшення напруги на емітерний перехід. Зниження напруги на емітерний перехід викликає зменшення струму, що протікає через транзистор. В результаті виникнення «перешкоди» змін струму в транзисторі він збільшується при підвищенні температури в значно меншій мірі, ніж в схемі рис.1.
Напруга, що виникає на резисторі RЕ і перешкоджає зміни струму транзистора; називають напругою негативного зворотного зв'язку (ООС), а резистор RЕ - резистором ООС, або резистором температурної стабілізації (термостабілізації).
Введення резистора RЕ в емітерний ланцюг призводить до того, що змінна складова колекторного струму, що виникає при подачі на вхід підсилювача, змінної напруги, протікає не тільки через резистор колекторної навантаження RK але і через резистор RЕ. У підсумку на резисторі RЕ створюється змінна напруга, що збігається по фазі з вхідною напругою.
Внаслідок цього змінну напругу на емітерний перехід стає рівним UВХ - URЕ т. Е. Має менше значення, ніж UВХ. що сприяє зменшенню вихідного напруг і, отже, зменшення коефіцієнта посилення підсилювача. Щоб коефіцієнт підсилення не змінювався, необхідно «перешкодити» протіканню змінної складової колекторного струму через резистор RЕ. Це можна зробити, якщо підключити паралельно резистору конденсатор СЕ. Конденсатор повинен мати велику ємність, щоб його опір змінному струмі XСЕ = 1 / (2πfСЕ) було в багато разів менше опору резистора RЕ. В підсилювачах НЧ для цих цілей часто застосовують електролітичні конденсатори, оладающіе великий ємністю при малих габаритах.
Інша схема підсилювача, в якому також здійснюється температурна стабілізація режиму, наведена на рис.6.
Підвищення температури викликає збільшення струмів, що протікають через транзистор. При цьому напруга на резисторі RK теж збільшиться, а, напруга колектора внаслідок цього зменшиться, тому що
IКЕО = GK -IK RK.
Резистор R1 підключений між базою і колектором транзистора, в зв'язку з чим струм бази при зниженні напруги колектора також буде зменшуватися, бо IБО ≈UКЕО / R1. Це викличе зменшення струмів колектора і емітера, через що їх температурні зміни виявляться незначними.