5. Находим изменения всех величин, входящих в .

Определяем приращение обратного тока коллектора: При вычислениях используем формулу температурной зависимости обратного тока реального диода: , где - температура удвоения.

Находим изменения (или ) с температурой по справочнику по транзисторам или по формуле, указанной в методичке по расчету усилительных каскадов.

Вычисляем . Из выражения , при условии (нормальное включение транзистора) получим: . Тогда при получим:

; .

Можно в диапазоне температур воспользоваться простым алгоритмом: , где мВ/град.

6. Вычисляем левую и правую части формулы (1.4) и задаем .

Здесь следует отметить, что выбор определяется ТЗ. Если каскад должен работать как предварительный, малосигнальный, то условием малого сигнала принято считать , где - ток коллектора в рабочей точке. Если требуется получить большие амплитуды тока или напряжения, то это – режим большого сигнала: .

7. Задаем по условию , например, в 2....5 раз.

8. Находим по формуле (1.2).

9. Проверяем соответствие найденных сопротивлений заданному коэффициенту нестабильности S. При необходимости корректируем их значения.

10. По формулам (1.5) и (1.6) при заданном находим .

11. Так как мы задали , то по формуле (1.7) определяем . Если не задано, то задается . Принято его задавать так: . В этом случае при работе на переменном токе все определяет как меньший нагрузочный резистор. Возвращаемся к ВАХ, строим динамическую нагрузочную прямую и проверяем обеспечение требуемого напряжения .

Для случая малых сигналов и когда не предъявляется требований по температурной нестабильности, можно упростить расчет и в формуле (1.7) принять

. (1.8)

Тогда .

При упрощенных расчетах (в режиме малого сигнала) сопротивление может быть найдено по-иному. Ток делителя выбирают из условия , чтобы можно было переключать входным сигналом весь этот ток в базу, то есть иметь запас по току делителя. В формуле - ток базы в рабочей точке. Для базы транзистора . Если задать по условию (1.8), то можно определить

.

Значение резистора находят при заданном по формуле

.

1.1.6. Некоторые практические схемы термостабилизации и

термокомпенсации

Схемы с температурной стабилизацией

Наиболее часто используемая на практике схема обеспечения режима каскада ОЭ (типичная схема) приведена на рис.1.3. В данном случае , где - параллельное соединение резисторов.

Пусть =0. Принцип стабилизации заключается в том, что делитель задает потенциал базы . Ток эмиттера, протекая через резистор , создает напряжение на эмиттере транзистора. Разность напряжений и задает напряжение и, следовательно, транзистора.

С увеличением температуры растет , растет и . Увеличивается при неизменном . уменьшается, уменьшается , уменьшается мощность, рассеиваемая коллектором транзистора, уменьшается температура и, наконец, уменьшается . То есть происходит стабилизация рабочей точки.

Можно физический процесс стабилизации трактовать с точки зрения отрицательной обратной связи. Вызванное любыми причинами увеличение тока эмиттера создает на падение напряжения , которое обратной полярностью (плюс на n-базу, а минус – на p-эмиттер) прикладывается к базе через и эмиттеру транзистора. Транзистор призакрывается, а изменения уничтожаются. В этих условиях ток не может сильно меняться за счет отрицательной обратной связи по постоянному току.

Чем меньше сопротивление делителя , тем лучше стабилизация, однако, очень низкоомный делитель вызывает большой расход мощности от источника питания и шунтирует входное сопротивление каскада. Поэтому обычно делают или больше. Выбор величины ограничен падением напряжения .

Температурная компенсация режима предусматривает применение в схеме нелинейных элементов, параметры которых определенным образом зависят от температуры. Требуемая стабильность работы достигается без больших потерь энергии в цепях стабилизации. В качестве элементов термокомпенсации могут быть использованы терморезисторы, полупроводниковые диоды, транзисторы.

При использовании терморезистора он включается вместо обычного сопротивления в делитель базы, его сопротивление при нормальной температуре таково, что через коллектор протекает требуемый ток покоя. С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, уменьшается напряжение между базой и эмиттером, вследствие чего ток покоя коллектора остается постоянным. С помощью термокомпенсации можно не только обеспечить неизменность тока , но даже добиться уменьшения его при повышении температуры ( ). Для идеальной компенсации необходимо знать реальную зависимость от температуры при и под нее подобрать зависимость сопротивления терморезистора от температуры. Это можно получить комбинацией линейных резисторов с терморезистором.

Терморезисторы обладают неодинаковой с транзистором температурной инерционностью и температурной зависимостью сопротивления. Лучшие результаты можно получить, применяя в качестве термочувствительного элемента полупроводниковый диод или эмиттерный переход транзистора. В такой схеме диод предназначен для компенсации температурного сдвига входной характеристики транзистора, так как с ростом температуры падение напряжения на диоде в прямом направлении уменьшается, а, следовательно, уменьшается напряжение смещения во входной цепи. Для компенсации обратного тока коллектора можно применять диод, включаемый в обратной полярности параллельно резистору . Обратный ток диода компенсирует обратный ток коллектора транзистора.