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二极管温度补偿电路工作原理分析与理解

发布时间:2011/9/15 13:42:57 访问次数:9488

    众所周知,PN结导通后有一个约为0.6V(指硅材料PN结)的压降,同时PN结还有一个与温度相关的特性:PN结导通后的压降基本不变,但不是不变,PN结两端的压降随温度升高而略有下降,温度愈高其下降的量愈多。当然PN结两端电压下降量的绝对值对于0.6V而言相当小,利用达一特性可以构成温度补偿电路。  WD3200AVVS-63L2B0 
    图5-38所示是利用二极管温度特性构成的温度补偿电路。
    对于初学者来讲,看不懂电路中VT1等元器件构成的是一种放大器,这对分析这一电路工作原理不利。

                       
    在电路分析中,熟悉VT1等元器件所构成的单元电路的功能,对分析VD1工作原理有着积极意义。了解了单元电路的功能,一切电路分析就可以围绕它进行展开,做到有的放矢、事半功倍。
    1.需要了解的深层次电路工作原理    
    分析这一电路的工作原理,需要了解下列两个深层次的电路工作原理。
    (1) VT1等构成一种放大器电路,对于放大器而言要求其工作稳定性好,其中有一条就是温度高低变化时三极管的静态电流不能改变,即VT1基极电流不能随温度变化而改变,否则就是工作稳定性不好。了解放大器的这一温度特性,对理解VD1构成的温度补偿电路的工作原理非常重要。
    (2)三极管VT1有一个与温度相关的不良特性,即温度升高时,三极管VT1基极电流会增大,温度愈高基极电流愈大,反之则愈小,显然三极管VT1的温度稳定性能不好。由此可知,放大器的温度稳定性能不良是由于三极管温度特性造成的。

    2.三极管偏置电路分析
    电路中,三极管VT1工作在放大状态时要给其一定的直流偏置电压,这由偏置电路来完成。电路中的Rl、VD1和R2构成分压式偏置电路,为三极管VT1基极提供直流工作电压,基极电压的大小决定了VT1基极电流的大小。如果不考虑温度的影响,而且直流工作电压+V的大小不变,那么VT1基极直流电压是稳定的,则三极管VT1的基极直流电流是不变的,三极管可以稳定工作。
    在分析二极管VD1的工作原理时,还要搞清楚一点:VT1是NPN型三极管,其基极直流电压高,则基极电流大;反之则小。

    3.二极管VD1温度补偿电路分析
    根据二极管VD1在电路中的位置,对其工作原理分析思路主要说明下列几点。
    (1) VD1的正极通过Rl与直流工作电压+V端相连,而其负极通过R2与地线相连,这样VD1在直流工作电压+V的作用下处于导通状态。理解二极管导通的要点是:正极上电压高于负极上电压。
    (2)利用二极管导通后有一个0.6V管压降来解释电路中VD1的作用是行不通的,因为通过调整Rl和R2的阻值大小可以为VT1基极提供所需要的直流工作电压,根本没有必要通过串入二极管VD1来调整VT1基极电压大小。
    (3)利用二极管的管压降温度特性可以正确解释VD1茌电路中的作用。假设温度升高,根据三极管特性可知,VT1的基极电流会增大一些。当温度升高时,二极管VD1的管压降会下降一些,VD1管压降的下降导致VT1基极电压下降一些,结果使VT1基极电流下降。由上述分析可知,原来温度升高使VT1基极电流增大,现在加入二极管VD1后通过VD1电路可以使VT1基极电流减小一些,这样就起到了稳定三极管VT1基极电流的作用,所以VD1可以起温度补偿的作用。
    (4)三极管的温度稳定性能不良还表现在温度下降的过程中。当温度降低时,三极管VT1基极电流要减小,这也是温度稳定性能不好的表现。接入二极管VD1后,温度下降时,VD1压降稍有升高,就会使VT1基极直流工作电压升高,结果VT1基极电流增大,这样也能补偿三极管VT1温度下降时的不稳定。

    4.电路分析细节     WD1770PH
    在电路分析中,若能运用元器件的某一特性去合理地解释其在电路中的作用,就说明电路分析很可能是正确的。例如,在上述电路分析中,只能用二极管的温度特性才能合理解释电路中VD1的作用。
    对于电路分析的细节,有如下几点说明。
    (1)温度补偿电路的温度补偿是双向的,即能够补偿由于温度升高或降低而引起的电路工作的不稳定性。
    (2)分析温度补偿电路工作原理时,要假设温度的升高或降低变化,然后分析电路中的反应过裎,得到正确的电路反馈结果。在实际电路分析中,可以只对温度升高进行电路补偿的分析,不必再分析温度降低时电路补偿的情况,因为温度降低的电路分析思路、过程与升高时是相似的,只是电路分析的每一步变化相反。
    (3)在上述电路分析中,VT1基极与发射极之间PN结(发射结)的温度特性与VD1温度特性相似,因为它们都是PN结的结构,所以温度补偿的效果比较好。
    (4)在上述电路中的二极管VD1对直流工作电压+V的大小波动无稳定作用,所以不能补偿由直流工作电压+V大小波动造成的VT1管基极直流工作电流的不稳定性。

 

 

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    众所周知,PN结导通后有一个约为0.6V(指硅材料PN结)的压降,同时PN结还有一个与温度相关的特性:PN结导通后的压降基本不变,但不是不变,PN结两端的压降随温度升高而略有下降,温度愈高其下降的量愈多。当然PN结两端电压下降量的绝对值对于0.6V而言相当小,利用达一特性可以构成温度补偿电路。  WD3200AVVS-63L2B0 
    图5-38所示是利用二极管温度特性构成的温度补偿电路。
    对于初学者来讲,看不懂电路中VT1等元器件构成的是一种放大器,这对分析这一电路工作原理不利。

                       
    在电路分析中,熟悉VT1等元器件所构成的单元电路的功能,对分析VD1工作原理有着积极意义。了解了单元电路的功能,一切电路分析就可以围绕它进行展开,做到有的放矢、事半功倍。
    1.需要了解的深层次电路工作原理    
    分析这一电路的工作原理,需要了解下列两个深层次的电路工作原理。
    (1) VT1等构成一种放大器电路,对于放大器而言要求其工作稳定性好,其中有一条就是温度高低变化时三极管的静态电流不能改变,即VT1基极电流不能随温度变化而改变,否则就是工作稳定性不好。了解放大器的这一温度特性,对理解VD1构成的温度补偿电路的工作原理非常重要。
    (2)三极管VT1有一个与温度相关的不良特性,即温度升高时,三极管VT1基极电流会增大,温度愈高基极电流愈大,反之则愈小,显然三极管VT1的温度稳定性能不好。由此可知,放大器的温度稳定性能不良是由于三极管温度特性造成的。

    2.三极管偏置电路分析
    电路中,三极管VT1工作在放大状态时要给其一定的直流偏置电压,这由偏置电路来完成。电路中的Rl、VD1和R2构成分压式偏置电路,为三极管VT1基极提供直流工作电压,基极电压的大小决定了VT1基极电流的大小。如果不考虑温度的影响,而且直流工作电压+V的大小不变,那么VT1基极直流电压是稳定的,则三极管VT1的基极直流电流是不变的,三极管可以稳定工作。
    在分析二极管VD1的工作原理时,还要搞清楚一点:VT1是NPN型三极管,其基极直流电压高,则基极电流大;反之则小。

    3.二极管VD1温度补偿电路分析
    根据二极管VD1在电路中的位置,对其工作原理分析思路主要说明下列几点。
    (1) VD1的正极通过Rl与直流工作电压+V端相连,而其负极通过R2与地线相连,这样VD1在直流工作电压+V的作用下处于导通状态。理解二极管导通的要点是:正极上电压高于负极上电压。
    (2)利用二极管导通后有一个0.6V管压降来解释电路中VD1的作用是行不通的,因为通过调整Rl和R2的阻值大小可以为VT1基极提供所需要的直流工作电压,根本没有必要通过串入二极管VD1来调整VT1基极电压大小。
    (3)利用二极管的管压降温度特性可以正确解释VD1茌电路中的作用。假设温度升高,根据三极管特性可知,VT1的基极电流会增大一些。当温度升高时,二极管VD1的管压降会下降一些,VD1管压降的下降导致VT1基极电压下降一些,结果使VT1基极电流下降。由上述分析可知,原来温度升高使VT1基极电流增大,现在加入二极管VD1后通过VD1电路可以使VT1基极电流减小一些,这样就起到了稳定三极管VT1基极电流的作用,所以VD1可以起温度补偿的作用。
    (4)三极管的温度稳定性能不良还表现在温度下降的过程中。当温度降低时,三极管VT1基极电流要减小,这也是温度稳定性能不好的表现。接入二极管VD1后,温度下降时,VD1压降稍有升高,就会使VT1基极直流工作电压升高,结果VT1基极电流增大,这样也能补偿三极管VT1温度下降时的不稳定。

    4.电路分析细节     WD1770PH
    在电路分析中,若能运用元器件的某一特性去合理地解释其在电路中的作用,就说明电路分析很可能是正确的。例如,在上述电路分析中,只能用二极管的温度特性才能合理解释电路中VD1的作用。
    对于电路分析的细节,有如下几点说明。
    (1)温度补偿电路的温度补偿是双向的,即能够补偿由于温度升高或降低而引起的电路工作的不稳定性。
    (2)分析温度补偿电路工作原理时,要假设温度的升高或降低变化,然后分析电路中的反应过裎,得到正确的电路反馈结果。在实际电路分析中,可以只对温度升高进行电路补偿的分析,不必再分析温度降低时电路补偿的情况,因为温度降低的电路分析思路、过程与升高时是相似的,只是电路分析的每一步变化相反。
    (3)在上述电路分析中,VT1基极与发射极之间PN结(发射结)的温度特性与VD1温度特性相似,因为它们都是PN结的结构,所以温度补偿的效果比较好。
    (4)在上述电路中的二极管VD1对直流工作电压+V的大小波动无稳定作用,所以不能补偿由直流工作电压+V大小波动造成的VT1管基极直流工作电流的不稳定性。

 

 

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