PN結(jié)導通后有一個約為0.6V(指硅材料PN結(jié))的壓降,同時PN結(jié)還有一個與溫度相關的特性:
PN結(jié)導通后的壓降基本不變,但不是不變,PN結(jié)兩端的壓降隨溫度升高而略有下降,溫度愈高其下降的量愈多,當然PN結(jié)兩端電壓下降量的絕對值對于0.6V而言相當小,利用這一特性可以構成溫度補償電路。
如圖所示是利用二極管溫度特性構成的溫度補償電路。
圖 二極管溫度補償電路
對于初學者來講,看不懂電路中VT1等元器件構成的是一種放大器,這對分析這一電路工作原理不利。在電路分析中,熟悉VT1等元器件所構成的單元電路功能,對分析VD1工作原理有著積極意義。了解了單元電路的功能,一切電路分析就可以圍繞它進行展開,做到事半功倍。
1.需要了解的深層次電路工作原理
分析這一電路工作原理需要了解下列兩個深層次的電路原理。
1)VT1等構成一種放大器電路,對于放大器而言要求它的工作穩(wěn)定性好,其中有一條就是溫度高低變化時三極管的靜態(tài)電流不能改變,即VT1基極電流不能隨溫度變化而改變,否則就是工作穩(wěn)定性不好。了解放大器的這一溫度特性,對理解VD1構成的溫度補償電路工作原理非常重要。
2)三極管VT1有一個與溫度相關的不良特性,即溫度升高時,三極管VT1基極電流會增大,溫度愈高基極電流愈大,反之則小,顯然三極管VT1的溫度穩(wěn)定性能不好。由此可知,放大器的溫度穩(wěn)定性能不良是由于三極管溫度特性造成的。
2.三極管偏置電路分析
電路中,三極管VT1工作在放大狀態(tài)時要給它一定的直流偏置電壓,這由偏置電路來完成。
電路中的R1、VD1和R2構成分壓式偏置電路,為三極管VT1基極提供直流工作電壓,基極電壓的大小決定了VT1基極電流的大小。如果不考慮溫度的影響,而且直流工作電壓+V的大小不變,那么VT1基極直流電壓是穩(wěn)定的,則三極管VT1的基極直流電流是不變的,三極管可以穩(wěn)定工作。
在分析二極管VD1工作原理時還要搞清楚一點:VT1是NPN型三極管,其基極直流電壓高,則基極電流大;反之則小。
3.二極管VD1溫度補償電路分析
根據(jù)二極管VD1在電路中的位置,對它的工作原理分析思路主要說明下列幾點:
1)VD1的正極通過R1與直流工作電壓+V相連,而它的負極通過R2與地線相連,這樣VD1在直流工作電壓+V的作用下處于導通狀態(tài)。理解二極管導通的要點是:正極上電壓高于負極上電壓。
2)利用二極管導通后有一個0.6V管壓降來解釋電路中VD1的作用是行不通的,因為通過調(diào)整R1和R2的阻值大小可以達到VT1基極所需要的直流工作電壓,根本沒有必要通過串入二極管VD1來調(diào)整VT1基極電壓大小。
3)利用二極管的管壓降溫度特性可以正確解釋VD1在電路中的作用。假設溫度升高,根據(jù)三極管特性可知,VT1的基極電流會增大一些。
當溫度升高時,二極管VD1的管壓降會下降一些,VD1管壓降的下降導致VT1基極電壓下降一些,結(jié)果使VT1基極電流下降。
由上述分析可知,加入二極管VD1后,原來溫度升高使VT1基極電流增大的,現(xiàn)在通過VD1電路可以使VT1基極電流減小一些,這樣起到穩(wěn)定三極管VT1基極電流的作用,所以VD1可以起溫度補償?shù)淖饔谩?/div>
4)三極管的溫度穩(wěn)定性能不良還表現(xiàn)為溫度下降的過程中。在溫度降低時,三極管VT1基極電流要減小,這也是溫度穩(wěn)定性能不好的表現(xiàn)。
接入二極管VD1后,溫度下降時,它的管壓降稍有升高,使VT1基極直流工作電壓升高,結(jié)果VT1基極電流增大,這樣也能補償三極管VT1溫度下降時的不穩(wěn)定。
4.電路分析細節(jié)說明
1)在電路分析中,若能運用元器件的某一特性去合理地解釋它在電路中的作用,說明電路分析很可能是正確的。例如,在上述電路分析中,只能用二極管的溫度特性才能合理解釋電路中VD1的作用。
2)溫度補償電路的溫度補償是雙向的,即能夠補償由于溫度升高或降低而引起的電路工作的不穩(wěn)定性。
3)分析溫度補償電路工作原理時,要假設溫度的升高或降低變化,然后分析電路中的反應過程,得到正確的電路反饋結(jié)果。
在實際電路分析中,可以只設溫度升高進行電路補償?shù)姆治觯槐卦俜治鰷囟冉档蜁r電路補償?shù)那闆r,因為溫度降低的電路分析思路、過程是相似的,只是電路分析的每一步變化相反。
4)在上述電路分析中,VT1基極與發(fā)射極之間PN結(jié)(發(fā)射結(jié))的溫度特性與VD1溫度特性相似,因為它們都是PN結(jié)的結(jié)構,所以溫度補償?shù)慕Y(jié)果比較好。
5)在上述電路中的二極管VD1,對直流工作電壓+V的大小波動無穩(wěn)定作用,所以不能補償由直流工作電壓+V大小波動造成的VT1管基極直流工作電流的不穩(wěn)定性。
5.故障檢測方法和電路故障分析
這一電路中的二極管VD1故障檢測方法比較簡單,可以用萬用表歐姆檔在路測量VD1正向和反向電阻大小的方法。
當VD1出現(xiàn)開路故障時,三極管VT1基極直流偏置電壓升高許多,導致VT1管進入飽和狀態(tài),VT1可能會發(fā)燒,嚴重時會燒壞VT1。如果VD1出現(xiàn)擊穿故障,會導致VT1管基極直流偏置電壓下降0.6V,三極管VT1直流工作電流減小,VT1管放大能力減小或進入截止狀態(tài)。
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