Стабилизация тока базы транзисторов.

По следам статьи о "УПЧ для ленивых" решил провести экспериментальную проверку стабилизирующих свойств диодов, включенных в прямом направлении.

Проверку провел с помощью LTspice. Сначала решил сравнить стабилизатор на двух диодах и простой резистивный делитель. Диоды взял типа 1N4148, они есть у меня и в списке в программе. Но тут тип не имеет особого значения - любой кремниевый выпрямительный, импульсный или высокочастотный диод (ну конечно не на ток 10 А, вполне 100 мА хватит :)).

Рис. 1.

Измерял напряжения в точках а, б, в, и ток через диоды при изменении напряжения питания от 6 до 16 В. Вот что получилось:

Рис. 2. Таблица к рис. 1. (Ivd - ток через диоды)

Резисторы в делителе были выбраны так, чтобы при напряжении питания 6 В, напряжения в точках а и в были примерно одинаковы. Как видно из таблицы, изменение напряжение в точке а изменилось всего на 0,1 В (около 7%), при изменении напряжения питания в два раза.

Рис. 3. График изменения напряжения в точках а и б.

Стало понятно, что резисторы делителя нужно выбирать для середины диапазона изменения напряжения питания, т.е. для 9 В.

Рис. 4.

Рис. 5. График к таблице рис. 4

Глядя на график, чувствуешь разницу.

В комментариях к статье "УПЧ для ленивых" мне предложили питать базовые цепи транзисторов VT2, VT3 от делителя напряжения. что позволило бы сэкономить два резистора. У меня возникло встречное предложение: последовательно с диодами включить еще стабилизатор

Рис. 6. Схема питания базовых цепей

Вот я построил упрощенную версию:

Рис. 7. Упрощенная схема питания базовых цепей.

Рис. 8. Таблица данных к рис. 7.

Так как в LTspice я не нашел стабилитрона с напряжением стабилизации в районе 3 - 4 В, а только с напряжением 6,2 В - BZX84C6V2L. В связи с этим пришлось сдвинуть диапазон питающих напряжений вверх: от 9 до 15 В.

Рис. 9. График по данным таблицы рис. 8.

Напряжение на стабилитроне (точка а) изменилось на 0,29 В, а в точке б - на 0,16 В. Но это может быть из-за недостаточно большого тока через стабилитрон. Ведь в диапазоне 13 - 15 В изменение напряжения в точке а всего 0,05 В.

А нельзя ли еще больше повысить степень стабилизации. В первую очередь приходит на ум использование генератора тока, который будет стабилизировать ток через диоды и стабилитрон. Для этого взял такую схему :

Рис. 10. Схема стабилизаторов с источниками тока.

Стабилизаторы тока собраны на полевых транзисторах J310 (это единственные, с которыми мне пришлось иметь дело). Если не использовать резисторы в цепях истоков, то ток получается в районе 30 мА - многовато. Регулировать ток можно изменяя сопротивления резисторов в цепях истоков.

Вот результаты:

Рис. 11. Результаты измерений по схеме рис. 10. (Ivd - ток через диоды, Iz - ток через стабилитрон)

Вот это результат! Сравню работу диодного стабилизатора с резистором и с генератором тока.

Рис. 12. Сравнение работу диодного стабилизатора с резистором и с генератором тока.

Ну что тут сказать? Вот это действительно стабильное напряжение. При изменении напряжения питания в два раза, изменение напряжения стабилизации напряжения на 6 мВ !

Обратим внимание на работу стабилитрона с генератором тока: в диапазоне тока через стабилитрон от 10 до 9,5 мА изменение напряжения стабилизации на 1 мВ. А вот когда ток через стабилитрон понижается, стабильность напряжения уменьшается. Но изменение напряжения стабилизации менее, чем на 100 мВ, при изменении тока через него от 9 до 3 мА, умаю, тоже очень не плохой результат.

Если хотим стабилизировать рабочую точку транзистора, то диоды нам в помощь, особенно в комплекте с генератором тока!

Всем здоровья и успехов!