Расчёт цепей термостабилизации и выбор источника питания

3.3.4 Расчёт цепей термостабилизации и выбор источника питания

Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная.

3.3.4.1 Пассивная коллекторная термостабилизация

Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.4) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.

Рисунок 3.5

Расчёт, подробно описанный в [3], заключается в следующем: выбираем напряжение  (в данном случае В) и ток делителя (в данном случае , где  – ток базы), затем находим элементы схемы по формулам:

; (3.3.15)

, (3.3.16)

где – напряжение на переходе база-эмиттер равное 0.7 В;

. (3.3.17)

Получим следующие значения:

Ом;

Ом;

Ом.

3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.5. Её описание и расчёт можно найти в [2].

Рисунок 3.6

В качестве VT2 возьмём КТ916А. Выбираем падение напряжения на резисторе  из условия (пусть В), затем производим следующий расчёт:

; (3.3.18)

; (3.3.19)

; (3.3.20)

; (3.3.21)

,  (3.3.22)

где  – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ транзистора КТ361А;

; (3.3.23)

; (3.3.24)

. (3.3.25)

Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.

3.3.4.3 Эмиттерная термостабилизация

Принцип действия эмиттерной термостабилизации представлен на рисунке 3.6. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [3].

Рисунок 3.7

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера  и ток делителя  (см. рис. 3.7), а также напряжение питания ;

2. Затем рассчитываются .

3. Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранных значениях  и . Если нет, то вновь осуществляется подбор  и . Возьмём В и  мА. Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле В. Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

; (3.3.25)

; (3.3.26)

. (3.3.27)

Для того, чтобы выяснить будет ли схема термостабильной производится расчёт приведённых ниже величин.

Тепловое сопротивление переход – окружающая среда:

, (3.3.28)

где , – справочные данные;

К – нормальная температура.

Температура перехода:

, (3.3.29)

где К – температура окружающей среды (в данном случае взята максимальная рабочая температура усилителя);

 – мощность, рассеиваемая на коллекторе.

Неуправляемый ток коллекторного перехода:

,  (3.3.30)

где  – отклонение температуры транзистора от нормальной;

 лежит в пределах А;

 – коэффициент, равный 0.063–0.091 для германия и 0.083–0.120 для кремния.

Параметры транзистора с учётом изменения температуры:

, (3.3.31)

где  равно 2.2(мВ/градус Цельсия) для германия и

3(мВ/градус Цельсия) для кремния.

, (3.3.32)

где (1/ градус Цельсия).

Определим полный постоянный ток коллектора при изменении температуры:

, (3.3.33)

где

. (3.3.34)

Для того чтобы схема была термостабильна необходимо выполнение условия:

,

где . (3.3.35)

Рассчитывая по приведённым выше формулам, получим следующие значения:

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

К;

К;

А;

Ом;

;

Ом;

А;

А.

Как видно из расчётов условие термостабильности выполняется.

Из всех рассмотренных выше типов термостабилизации была выбрана активная коллекторная термостабилизация, как наиболее подходящая для моего усилителя. Активным элементом был выбран транзистор КТ361A.