Ранее было показано, что изменение температуры вызывает изменение параметров транзистора, в результате чего изменяются его характеристики. Таким образом, при изменении температуры изменяется положение рабочей точки покоя относительно ее первоначального положения, а следовательно, изменяется режим работы транзистора.
Большие изменения тока коллектора покоя могут привести к существенным нелинейным искажениям. Поэтому в практических схемах применяются меры для стабилизации режима покоя.
Наиболее широко применяются ООС по постоянному току или напряжению. Схема с ООС по напряжению или схема с коллекторной температурной стабилизацией (рис. 6.22) отличается от схемы с фиксированным током базы тем, что резистор Rб подключен к коллектору транзистора с напряжением Uкэ = Uкэп, а не к источнику питания. Поэтому сопротивление Rб определяется по формуле:
Rб.
Стабилизация режима покоя происходит следующим образом: при повышении температуры увеличиваются токи Iбп и Iкп, что приводит к изменению потенциала коллектора
Uкэп = Ек – (Iбп + Iкп) Rк,
а следовательно, и тока базы, и тока коллектора:
Iбп = ; Iкп = β Iбп.
Схема коллекторной температурной стабилизации проста, но имеет ограниченное применение из-за следующего недостатка. Наличие нежелательной ООС по переменному току через резистор Rб, уменьшает входное сопротивление и коэффициент усиления, поэтому эффективность стабилизации будет тем выше, чем больше сопротивление Rк, а это требует увеличения напряжения источника питания (Ек).
Более эффективной является схема усилительного каскада с ООС по постоянному току (схема с эмиттерной температурной стабилизацией), которая сохраняет работоспособность при колебаниях температуры на (70…100) ○С (рис. 6.23).
Стабилизация режима по току происходит следующим образом. При увеличении температуры, постоянная составляющая коллекторного тока возрастает. Так как Iэ = Iк / α, то увеличение тока Ik приведет к увеличению тока эмиттера (Iэ) и падения напряжения на резисторе (Rэ). В результате, напряжение Uбэ уменьшится, что приведет к уменьшению тока базы (Iб), а следовательно, и тока коллектора (Iк). Для устранения ООС по переменному току резистор Rэ шунтирует конденсатором Сэ, сопротивление которого на частоте сигнала должно быть много меньше сопротивления Rэ.
Сопротивление резисторов R1, R2 и Rэ обычно рассчитывают в следующей последовательности:
1) определяют сопротивление резистора
Rэ = (0,1…0,3);
2) затем, задаваясь значением тока делителя Iд = (2…5) Iбп, определяют сопротивления резисторов:
; .
Уравнение нагрузочной прямой в этом случае имеет вид:
.
При жестких требованиях к температурной стабильности каскадов усиления применяют ООС как по напряжению, так и по току (комбинированную ОС).