Alternative Möglichkeiten zur Aufrechterhaltung der Temperaturstabilität von Silizium-BJT-Schaltungen außer Rückkopplungswiderständen

Der Basis-Emitter-Übergang (Diode) ist genau wie die beiden Dioden, die Sie hinzugefügt haben, in Vorwärtsrichtung vorgespannt, sodass Sie praktisch drei Variationen der Übergangsspannung (für einen bestimmten Strom) mit der Temperatur erhalten. Die Antwort ist nein, fürchte ich nicht. So ändert eine typische Diode ihre Spannung für einen bestimmten Strom gegen die Temperatur UND das Gleiche gilt für den Basis-Emitter-Übergang: -

Drei verschiedene Betriebsströme erzeugen überraschend ähnliche Steigungen, die Ihnen sagen, dass der Durchlassspannungsabfall einer Diode bei 2 mV für einen Temperaturanstieg von einem °C stark abnimmt. Widerstände tun dies natürlich nicht, und Sie müssen auch berücksichtigen, dass eine Diode einen sehr niedrigen dynamischen Widerstand hat, sobald sie an einem beliebigen Arbeitspunkt von einigen hundert Mikroampere aufwärts vorgespannt ist. Dieser dynamische Widerstand ist niedriger als ein typischer Emitterwiderstand: -

Schauen Sie sich den rechten Teil des Diagramms an - ich habe zwei horizontale Linien bei 10 mA und 15 mA mit den entsprechenden Durchlassspannungsabfällen gezeichnet. Die Differenz (Deltas) ermöglicht es Ihnen, den dynamischen Widerstand zu berechnen = 0,1 Volt / 5 mA = 20 Ohm, dh wahrscheinlich weniger als der Emitterwiderstand, den Sie möglicherweise wählen, ABER er ändert sich mit dem Strom, sodass Sie mehr Verstärkung erhalten, als Sie erwartet haben (Verstärkung schwieriger zu definieren ) und hohe Signalnichtlinearität (Verzerrung).

Das Festlegen des Arbeitspunkts des Kollektors auf etwa die Hälfte der Versorgungsspannung ist nützlich, um den maximalen Signalhub (in Bezug auf Vp-p) am Kollektor zu erhalten, dh eine Seite des Ausgangssignals wird nicht viel früher abgeschnitten als das andere. Hier gibt es Feinheiten, aber das ist die Grundregel, um die Ausgangsamplitude zu maximieren, und nein, dies beeinträchtigt auch nicht die Temperaturstabilität.

Verwenden Sie entweder eine negative Rückkopplung (mit Vorsicht) oder einen Emitterwiderstand, um die Verstärkung des gemeinsamen Emitterverstärkers zu verringern.

Sie haben eine Reihe von Missverständnissen. Ihr grundlegendes Verständnis dafür, wie ein Emitterwiderstand eine negative Rückkopplung und damit Stabilität liefert, ist richtig, aber einige der sogenannten "Regeln", die Sie zitieren, sind nur dumme Überzeugungen.

Ich kann nicht einmal erraten, welches archaische religiöse Ritual den Wert von 1,4 V abgeleitet hat, weil er über dem Emitterwiderstand liegt. Das ist einfach Unsinn.

Der Basis-Emitter-Übergang sieht für die Schaltung, die ihn ansteuert, wie eine Diode aus. Wie bei normalen Dioden kann eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursachen. Oder umgekehrt ändert sich die Diodenspannung bei einer großen Stromänderung wenig. Daher kann selbst eine kleine Spannungsänderung am Emitter einen großen Unterschied zu den Basis- und damit Kollektorströmen eines Transistors machen, wenn die Basisspannung konstant gehalten wird. Der Wert des Emitterwiderstands bei dieser Verwendung ist ein Kompromiss zwischen der Erzeugung einer ausreichenden Spannung, um eine sinnvolle Rückkopplung zu liefern, aber einer geringen Spannung, um den beabsichtigten Betrieb der Schaltung nicht zu behindern und keine signifikante Leistung zu verbrauchen.

Beispielsweise verwendet die letzte Ausgangsstufe eines Audioverstärkers, der einen 8-Ω-Lautsprecher antreibt, möglicherweise nur 1-Ω- oder vielleicht sogar nur 100-mΩ-Emitterwiderstände. Bei 1 A verursacht sogar der 100-mΩ-Emitterwiderstand einen 100-mV-Offset im Basistreiber. 100 mV über dem BE-Übergang können einen großen Unterschied im Basis- und Kollektorstrom machen.

Die Dioden, die Sie in Reihe mit dem Emitter zeigen, machen die Sache tatsächlich noch schlimmer. Denken Sie daran, dass sich die Spannung an einer Diode wenig mit dem Strom durch sie ändert. Das ist das Gegenteil von dem, was Sie wollen. Wenn der Strom durch den Widerstand zu groß wird, möchten Sie, dass alles, was in Reihe mit dem Emitter liegt, mehr Spannung abfallen lässt, wodurch die BE-Spannung verringert wird.

Ein weiteres Problem bei Dioden besteht darin, dass die Spannung über ihnen bei gleichem Strom mit der Temperatur abfällt. Dies ist auch rückwärts von dem, was Sie wollen. Wenn der Strom höher wird, verbrauchen die Dioden mehr Leistung und verringern als Reaktion ihre Spannung. Dies verursacht mehr Strom, was sie heißer macht, was noch mehr Strom verursacht usw. Dies wird als thermisches Durchgehen bezeichnet und ist ein Problem, das Sie beim Entwerfen von BJT-Schaltungen berücksichtigen müssen, die eine erhebliche Leistung verarbeiten. Beachten Sie, dass der BE-Übergang die gleichen Temperatureigenschaften aufweist, sodass ein BJT selbst thermisch durchgehen kann, auch ohne dass dies durch zusätzliche Dioden in Reihe mit dem Emitter unterstützt wird.

Es kann nützlich sein, Dioden im Basistreiberteil der Schaltung zu verwenden, um die BE-Spannung des Transistors zu kompensieren. Zusammen mit einem richtig gewählten Emitterwiderstand kann dies eine nützliche Möglichkeit sein, einen BJT vorzuspannen.