Зворотний струму колектора БТ залежить від температури переходу нелінійно. і його зміна перебувати як
де - значення зворотного струму колектора при температурі 25º (довідковий параметр БТ [7, 8]).
Зміни зворотного струму колектора і коефіцієнта передачі струму бази викликають зміна струму колектора, рівне. Так як . то
Отриманий вираз можна записати у вигляді. де
Отже, температурні зміни зворотного струму колектора і коефіцієнта передачі струму бази за своїм впливом на підсилювальний каскад рівноцінні зміни струму бази на величину. Таким чином, температурну реакцію підсилювального каскаду, обумовлену наведеними вище двома факторами нестабільності, можна еквівалентно відобразити фіктивним джерелом струму в ланцюзі бази ідеального БТ на рис. 36.
Резистор характеризує опір ланцюгів харчування, підключених до бази. Величина цього опору визначається відповідно до рис. 37.
Через наявність базового подільника напруги частина струму фіктивного джерела струму (рис. 36) відгалужується в опір. а через висновок бази протікає залишилася частка, пропорційна. де вхідний опір транзистора. Ця частина температурного струму бази управляє струмом колектора, який в цих умовах змінюється на
3.
Теплове зміщення напруги переходу база-емітер
При підвищенні теператури переходу база-емітер БТ характеристика прямої передачі зміщується майже паралельно зі швидкістю 2,1 мВ на 1º зміни температури (рис. 38). Тобто зі зростанням температури ті ж значення відповідають меншим значенням напружених. Ефект теплового зміщення характеристики можна виразити в еквівалентній формі, вважаючи саму характеристику нерухомої (тобто БТ - ідеальним), а його температурну реакцію моделюючи фіктивним джерелом постійної напруги в базовій ланцюга (рис. 39), величина якого
Теплове зміщення напруги бази викликає зміна колекторного струму. Оскільки в реальній схемі є ланцюга харчування базової ланцюга (), частина напруги джерела падатиме на опорі. а на база-емітерний перехід потрапить залишилася його частина, пропорційна. Тому результуюче зміна струму колектора визначається як
Підсумкова температурна нестабільність колекторного струму знаходиться як сума всіх нестабільності, викликаних змінами зворотного струму колектора, коефіцієнта передачі струму бази і тепловим зміщенням напруги переходу база-емітер,
Для розрахунку температурної нестабільності більш складних схем використовують ті ж самі методи, просто з огляду на в моделях на рис. 36 і рис. 39 додаткові елементи схеми. Наприклад, для схеми з емітерний термостабилизацией (рис. 20, 25) еквівалентна схема реакції каскаду на температурний вплив буде виглядати, як показано на рис. 40.
Зауважимо, що при перерахунку у вхідні ланцюг опір збільшилася в рази. Це відображення того факту, що напруга на пропорційно.
При наявності частина теплового зміни напруги бази і струму бази. яка припадає на опір (вхідний опір транзистора), буде значно менше, ніж в разі його відсутності. Тобто зі зростанням збільшується температурна стабільність каскаду. Нестабільність колекторного струму для такої схеми знаходиться як сума нестабільності, викликаних впливом і. з урахуванням коефіцієнтів розподілу, обумовлених наявністю і
Привівши подібні, отримаємо
Поліпшити термостабільність каскаду можна шляхом оптимізації значень опорів і. Але якщо з все ясно відразу - з ростом значення термостабільність збільшується, то для такої однозначності немає. Зменшення знижує вплив на каскад нестабільності базового струму. але одночасно збільшується чутливість каскаду до зміни. Збільшення призводить до зворотної ситуації. Очевидно, що необхідно вибирати з огляду на співвідношення значень величин. . . Для оцінки впливу на уявімо (66) у вигляді
Аналізуючи чисельник і знаменник, бачимо що для зниження при. тобто при опір треба брати якомога меншим і навпаки.
При розрахунку каскаду з урахуванням термостабільності у вихідних даних задається параметр - максимально допустимий коефіцієнт нестабільності колекторного струму у відсотках. Оптимізацію значень і в каскаді здійснюють до тих пір, поки отриманий коффіціент температурної нестабільності не стане менше допустимого, або поки не буде з'ясовано, що дане схемотехнічне рішення не дозволяє отримати потрібної термостабильности.
Наведемо алгоритм розрахунку підсилювального каскаду з урахуванням вимог термостабильности на прикладі каскаду з емітерний термостабилизацией (рис. 20, 25).
2. Здається струм в ланцюзі базового подільника.
3. Розраховуються значення опорів базового подільника і.
4. Визначається температурна нестабільність колекторного струму і коефіцієнт температурної нестабільності.
5. Якщо отриманий. збільшуємо опір в (1,5 ... 2) рази. Чим вище значення. тим менше ставати температурна нестабільність. З іншого боку з ростом зменшується максимальна амплітуда вихідної напруги каскаду. Тому межі збільшення повністю визначаються вимогами до максимального рівня вихідний амплітуди сигналу. Єдиний спосіб збільшити. не знижуючи рівня вихідного сигналу, - підвищити напругу живлення.
6. Для нових, великих значень повторюємо розрахунок опорів плечей базового подільника і коефіцієнта температурної нестабільності поки не вкладемося в вимога. або поки не досягнемо максимально допустимого значення. Ці розрахунки зручно здійснювати в математичній програмі MathCAD, в якій одного разу введені формули автоматично перераховуються при нових вихідних даних.
7. Якщо збільшення до максимальних значень не привело до виконання вимог по термостабільності, пробуємо оптимізувати опору дільника і. При виконанні умови росту термостабильности способствовует збільшення опору. Для цього потрібно зменшувати струм базового подільника. Тут ми обмежені умовою. Якщо зростання термостабильности сприятиме зниження опору Для цього потрібно збільшувати струм подільника. Обмеженням для зниження опору є вимоги до потребляемому каскадом току (зростає - зростає і загальний споживаний струм). Інші обмеження пов'язані зі зниженням наскрізного коефіцієнта посилення, оскільки низьке значення опору буде шунтировать вхідний сигнал.
8. Якщо оптимізація і не привела до виконання вимог по термостабілізації, потрібно використовувати інші схеми стабілізації робочої точки.