PL62832B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 23.X.1968 (P 129 694) 15.IX.1971 62832 KI. 21 a4, 35/14 MKP H 03 f, 1/30 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Jerzy Kaniewski, Romuald Nowicki Wlasciciel patentu: „Warel" Zaklady Elektroniczne im. Franka Zubrzyc¬ kiego, Warszawa (Polska) Uklad tranzystorowy do stabilizacji pradów w przyrzadach pólprzewodnikowych w funkcji temperatury i napiecia zasilajacego Przedmiotem wynalazku jest uklad tranzystoro¬ wy do stabilizacji pradów w przyrzadach pólprze¬ wodnikowych w funkcji temperatury i napiecia za¬ silajacego.Stabilizacja pradów w urzadzeniach tranzystoro¬ wych jest znacznie trudniejsza do osiagniecia niz w urzadzeniach lampowych. Dzieje sie to zarówno ze wzgledu na wieksza zaleznosc parametrów tranzy¬ stora od temperatury, oraz wiekszego rozrzutu tych parametrów w poszczególnych egzemplarzach tran¬ zystorów.Tranzystory jako elementy niestabilne tempera¬ turowo musza miec stabilizowany punkt pracy, aby mogly pracowac poprawnie w dosc szerokim zakre¬ sie temperatur. Niestalosc punktu pracy pociaga za soba zmiany prawie wszystkich parametrów technicznych, co moze niekorzystnie wplynac na jakosc urzadzenia, a nawet doprowadzic do znisz¬ czenia tranzystora.Zmiany pradu plynacego przez tranzystor po¬ woduja zmiany wzmocnienia ukladu tranzystorowe¬ go i przy pewnych temperaturach powoduja przej¬ scie tranzystora w stan nasycony, lub w stan bez- pradowy, co pociaga za soba prawie zupelny brak wzmocnienia ukladu.Poprawna praca urzadzen tranzystorowych moz¬ liwa jest wiec jezeli zalozony „punkt pracy" tran¬ zystora malo sie zmienia w funkcji temperatury.W przypadku, gdy tranzystor pracuje przy pra¬ dach znacznie wiekszych od pradów zerowych. 20 25 30 oraz gdy dysponuje sie wiekszym napieciem niz napiecie kolektor emiter w punkcie pracy tranzy¬ stora, mozliwa jest stabilizacja przez stosowanie stalopradowego sprzezenia zwrotnego realizowa¬ nego na elementach oporowych za pomoca stoso¬ wania róznych znanych ukladów, a zwlaszcza ukladu potencjometrycznego ze sprzezeniem w emiterze, ukladu bez sprzezenia w emiterze, ukla¬ du ze sprzezeniem z kolektora, ukladu ze sprzeze¬ niem w kolektorze i emiterze i innych ukladów pochodnych.Znacznie trudniej jest stabilizowac tranzystory, w których ze wzgledu na wielkosc mocy wyjsciowej lub straty wzmocnienia nie mozna stosowac typo¬ wej stabilizacji stalopradowej jak na przyklad w przeciwsobnych stopniach wyjsciowych, lub gdy prad plynacy przez tranzystor w punkcie pracy jest porównywalny z pradem zerowym tranzystora.W pierwszym przypadku konstruktorzy stosuja e- lementy nieliniowe termicznie. Najczesciej stosowa¬ ne sa termistory, diody warstwowe i dodatkowe tranzystory malej mocy, przy czym ze wzgledu na trudny dobór wspólczynników termicznych termi- storów dla danego ukladu, oraz inny nieco cha¬ rakter nieliniowosci termistorów uzyskuje sie nie¬ zadowalajace wyniki w szerszych granicach tem¬ peratur.W drugim przypadku na ogól trzeba powiekszac prad tranzystora dla utrzymania zmian punktu pracy tranzystora w mozliwych do przyjecia grani- 6283262832 3 cach. Nawet uzyskanie duzych wspólczynników sta¬ bilizacji stalopradowej nie daje poprawnych wy¬ ników.Przy stosowaniu do stabilizacji pradów tranzysto¬ ra dodatkowego jako elementu kompensacyjnego uzyskuje sie wprawdzie mozliwosc regulacji pozio¬ mu mocy oraz latwosc dopasowania sie do róz¬ nych tranzystorów za pomoca regulowanej rezy¬ stancji w obwodzie bazy, ale w rozwiazaniach tych prad kompensacyjny jest bliski pradowi ze¬ rowemu oraz konieczny jest wyjatkowo staranny dobór elementów zmieniajacy sie w czasie.Wada ukladów z dodatkowym tranzystorem pra¬ cujacym w ukladzie wzmacniacza jest stosunkowo duza strata wzmocnienia, koniecznosc stosowania tranzystorów o duzym pradzie zerowym w porów¬ naniu z pradem bazy tranzystora stabilizowanego, a wiec w zasadzie wybrakowanych.Uklady takie nadaja sie w zasadzie do stabili¬ zacji w zakresie dodatnich i duzych temperatur, wymagaja dodatkowych zródel zasilania i sa bar¬ dzo trudne do zastosowania w technice pólprze¬ wodników krzemowych.Regulacja rezystancji w obwodzie bazy nie za¬ pewnia dostatecznej stabilizacji przy malych pra¬ dach.Wad i niedogodnosci wynikajacych z niestabil¬ nosci punktu pracy tranzystorów mozna uniknac stosujac w urzadzeniach tranzystorowych uklad tranzystorowy do stabilizacji pradów wedlug wy¬ nalazku.Istota stabilizacji pradów w ukladach pólprze¬ wodnikowych wedlug wynalazku polega na wbudo¬ waniu do ukladu pólprzewodnikowego dodatkowego tranzystora stabilizacyjnego, którego charakterysty¬ ki termiczne sa identyczne lub bardzo zblizone do uzytych tranzystorów w ukladzie. Tranzystorem tym jest odpowiednio polaczony taki sam tranzy¬ stor lub tranzystor o mniejszej mocy, ale wykonany taka sama technika, co daje bardzo zblizony cha¬ rakter zmian pradów zerowych w tranzystorach podstawowych i stabilizujacym.Tranzystorem dodatkowym stosowanym w ukla¬ dzie wedlug wynalazku jest tranzystor pracujacy na charakterystyce nasycenia to znaczy przy napie¬ ciu bazy równym napieciu kolektora, a wiec tran¬ zystor, w którym baza jest polaczona z kolektorem.W ten sposób stworzona z tranzystora dioda po¬ siada caly szereg zalet w porównaniu z innymi przypadkami pólprzewodnikowymi jak diody ostrzowe, warstwowe lub pojedyncze zlacza tran¬ zystorowe.Na rysunku fig. 1 przedstawia schemat ukladu wedlug wynalazku, fig. 2 charakterystyke ukladu wedlug fig. 1, a fig. 3, 4, 5 i 6 schematy elektrycz¬ ne przykladów zastosowania ukladu wedlug wyna¬ lazku w powszechnie stosowanych tranzystorowych wzmacniaczach przeciwsobnych, natomiast fig. 7 przedstawia schemat stabilizowanego dwustopnio¬ wego wzmacniacza tranzystorowego.Charakterystyka ukladu uwidoczniona na fig. 2 przedstawia charakterystyke pradu Ie w funkcji napiecia Ur+b przylozonego na element stabiliza¬ cyjny wedlug fig. 1 oraz przesuniecia tej charak¬ terystyki przy zmianach temperatury otoczenia.Charakterystyka wedlug wynalazku jest [3 razy ostrzejsza od charakterystyki pojedynczego zlacza. 5 Poniewaz w ukladzie wedlug wynalazku napiecie bazy jest równe napieciu kolektora to otrzymana charakterystyka jest charakterystyka nasycenia tranzystora.Przesuwanie sie charakterystyki w funkcji tem- io peratury (fig. 2) pozwala wykorzystac uklad do stabilizacji pradu ukladu tranzystorowego od zmian termicznych, a ostrosc wznoszenia sie charakte¬ rystyki wykorzystuje sie jednoczesnie do stabili¬ zacji punktu pracy od zmian napiecia zasilajacego. 15 W typowym przykladzie zastosowania ukladu wedlug wynalazku uwidocznionym na rysunku fig. 3, 4, 5 i 6 niezbednym warunkiem poprawnej pracy stopnia stabilizowanego jest, aby prad plynacy przez uklad tranzystorowy 1 wedlug wynalazku byl wiekszy od pradu szczytowego bazy tranzystorów stabilizowanych.Na fig. 3 jest przedstawiony uklad wzmacniacza przeciwsobnego mocy zbudowanego na tranzysto¬ rach 2 i 3, które sa stabilizowane napieciem zbie¬ ranym z elementu stabilizacyjnego 1 i przylozonym poprzez dzielnik oporowy 4, 5 i uzwojenia wtórne 6 transformatora pomiedzy bazy i emitery tranzy¬ storów 2 i 3. Opornik 7 sluzy do polaryzacji ele¬ mentu stabilizacyjnego 1.Na fig. 4 jest uwidoczniomy taki sam uklad wzmacniacza z tym, ze do polaryzacji elementu stabilizujacego 1 wykorzystany jest prad tranzy¬ stora 8. Opornik 9 okresla punkt .pracy tranzy¬ stora 8.Na fig. 5 jest przedstawiony ten sam wzmac¬ niacz na tranzystorach 2, 3 wykorzystujacy db po¬ laryzacji elementu stabilizujacego 1 prady wszyst¬ kich poprzednich stopni ukladu. 40 Na fig. 6 jest uwidoczniony uklad wzmacniacza, w którym napiecie z elementu stabilizujacego 1 podane jest bezjpbsiredndo przez wtórne uzwojenie transformatorów 6 pomiedzy bazy i emitery tran¬ zystorów 2 i 3 a dobór punktów pracy tranzysto- 45 rów 2, 3 ustala sie potencjometrem 10. Na poten¬ cjometrze 10 powstaje sprzezenie zwrotne, które dodatkowo powoduje zmniejszenie znieksztalcen i poszerzenie pasma przenoszenia.Na fig. 7 jest przedstawiony dwustopniowy 50 wzmacniacz 11, 12, w którym punkt pracy tranzy¬ stora 11 jest stabilizowany elementem 1, przy czym tranzystor 11 stabilizuje punkt pracy tranzysto¬ ra 12.Prad tranzystora 12 jest jednoczesnie wykorzy- 55 stany do polaryzacji tranzystora 1. Dla dokladnego ustawienia pradu polaryzacji sluzy potencjometr 13.Spadek napiecia z elementu stabilizujacego jest przykladany poprzez opornik 14 i antene 15 po^ miedzy baze i emiter tranzystora 11. W miejscu 60 anteny 15 moze byc wlaczony transformator lub dowolny obwód elektryczny o malej opornosci dla pradu stalego. W ukladzie tym obydwa tranzystory 11 i 12 pracuja w klasie A z pradami kolektorów nieco wiekszymi od 200 \iA, przy czym oprócz do- 65 brej stabilizacji punktów pracy w funkcji tempe- 20 25 30 3562832 ratury i zmian napiecia zasilajacego uzyskano bar¬ dzo niewielkie zmiany wzmocnienia w funkcji temperatury. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad tranzystorowy do stabilizacji pradów w przyrzadach pólprzewodnikowych w funkcji tem- 6 peratury i napiecia zasilajacego wyposazony w do¬ datkowy tranzystor o charakterystyce termicznej bardzo zblizonej do uzytych tranzystorów znamien¬ ny tym, ze dodatkowy tranzystor stabilizacyjny (1) posiada baze polaczona z kolektorem i jest tranzy¬ storem o mniejszej lub równorzednej mocy. 3t\mQj « F9.1 Fig. z Uk+0jm\/l 8 9 6 2 3KI. 21 a4,35/14 62832 MKP H 03 f, 1/30 LZGraf. Zam. 448. 18.11.71. 240. PL