М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 39

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 39)

9.12. Фильтр нижних частот лая уменьшения пульсаций. можно будет пренебречь. Таким образом, пульсации можно считать синусоидальным колебанием с частотой 100 Гц для двухполупериодного выпрямителя или 50 Гц для однополупериодного выпрямителя. Пусть в случае )(С- фильтра, приведенного на рис. 9.12, ри „, — эффективное значение напряжения пульсаций на накапливающем конденсаторе, а ~нр(,ы — напряжение пульсаций на выходе (с частотой /-); тогда 1//вС ор(он) ...

) ор(кок) ( )р ). В большинстве случаев Я» 1/вС, так что 1//вС пр(ооо) Я пр(кок) то есть (9.6) Для однополупериодного выпрямления частота / равна частоте сети; в случае двухполупериодного выпрямленна частота/'равна удвоенной частоте сети. При использовании )(С-фильтра имеется одно затруднение, состоящее в том, что последовательно включенный резистор увеличивает выходное сопротивление источника, а это снижает нагрузочную способность. Дроссельно-конденсаторный (ЕС-) фильтр, изображенный на рис. 9.13, свободен от этого недостатка, потому что дроссель имеет большое реактивное сопротивление на частоте пульсаций, но оказывает малое сопротивление постоянному току, уменьшая, таким образом, пульсации и не сильно увеличивая выходное сопротивление.

Для ЕС-фильтра имеем Р = 1/~ и ор(ои) . / . пр(кок) Теперь, поскольку в большинстве случаев Е» 1/ С 1//вС ар(ом) . па(кок) /вЕ 212 Источники питания и управление мощностью к «е Рис. 9.13. Фильтр нижних частот с лросселем (инлуктивностью).

то есть 1 пр(оьв) т нр(ьн) 9.8 Развязка Когда несколько каскадов схемы питаются от одного источника, может возникнуть охватывающая их нежелательная обратная связь из-за конечного выходного сопротивления источника питания. Чтобы предотвратить возникновение такой связи нужно сделать выходное сопротивление источника достаточно малым, а это может оказаться затруднительным; обычно на практике в я )х Рнс. 9.14. Типичная развязка источника питания, состояшая из резистора й и конденсатора С другой пример развязки — конденсатор Ст, шунтируюший змиттерный резистор.

Регулируемые источники питания 213 цепь питания каскадов усилителя с малым уровнем сигнала вводят ЯС-фильтры. Включение ЯС фильтров, называемое развязкой, дает дополнительный выигрыш, уменьшая пульсации напряжения питания в каскадах с развязкой. Пример развязки с типичными значениями параметров показан на рис. 9.14; величина Я ограничена допустимым падением напряжения; затем выбирается С из условия обеспечения необходимой фильтрации.

Термин «развязка» употребляют также по отношению к любому применению конденсатора для шунтирования переменных составляющих сигнала; например, конденсатор С, шунтируюший эмиттерный резистор в первом каскаде на рис. 9.14, называют эмнттерным развязываюшим конленсатором. 9.9 Регулируемые источниии питания 9.9.1 Потенциометр В экспериментальной электронике источники питания с регулируемым выходным напряжением являются очень полезным элементом оборудования. Простейший способ получить регулируемое выходное напряжение состоит в использовании потенциометра, например, так, как показано на рис.

9.15. Здесь источником постоянного напряжения служит батарея с напряжением 18 В, хотя с тем же успехом могли быть применены трансформатор, диод и накапливающий конденсатор. Потенциометр можно установить так, чтобы давать любое требуемое напряжение на выходе, но здесь есть серьезный недостаток: наличие потенциометра увеличивает выходное сопротивление источника, так что нагрузочная способность сильно ухудшается. В этом можно убедиться, собрав схему, приведенную на рис. 9.15, подключив к ее выходу вольтметр и установив потенциометром выходное напряжение равным 10 В. Если теперь к выходным клеммам подключить резистор нагрузки с сопротивлением 1 кОм, то произойдет значительное падение выходного напряжения. Это ухудшение нагрузочной способности является следствием большого выходного сопротивления потенциометра, которое максимально, когда подвижный контакт находится около середины.

(Эффективное выходное сопро- пв рис. 9.!5. Простейшая схеме с потенпиометром, обеспечиваюшая изменение напряжения питании. 214 Источники питания и управление мощностью тивление можно рассчитать по падению выходного напряжения при подключении нагрузки 1 кОм; см. параграф 5,5.) Можно, конечно, уменьшить выходное сопротивление, применяя низкоомный потенциометр, но для того, чтобы стабильность напряжения была удовлетворительной, сопротивление потенциометра должно быть настолько малым, что на нем будет рассеиваться ббльшая мощность, чем на нагрузке. Значительно лучшее решение состоит в уменьшении выходного сопротивления с помощью эмиттерного повторителя, как это описано в следующем разделе.

9.9.2 Эмиттерный повторитель в схемах источников витания Рассмотрим схему на рис 9.16. Как и прежде, потенциометр обеспечивает регулировку напряжения, но в то же время выходное сопротивление уменьшено благодаря собранному на транзисторе эмиттерному повторителю. Эффективность эмиттерного повторителя можно оценить эксперимен- Рнс. 9.!6. Эмнттерный повторитель понижает выходное сопротивление потенцнометрв тально, снова подключая к выходу нагрузку 1 кОм и сравнивая падение напряжения с предыдущим случаем. Выходное сопротивление уменьшается на величину, равную коэффициенту усиления тока транзистора Ьнг Нагрузкой в эмиттере транзистора является реальная нагрузка источника питания; выходное напряжение на нагрузке равно напряжению, приложенному к базе, минус падение напряжения между базой и эмиттером, равное примерно 0,6 В.

С учетом положения в схеме источника питания транзистор эмиттерного повторителя иногда называют проходным транзистором. Конечно, необходимо позаботиться о том, чтобы не были превышены ни максимально допустимый ток, ни максимально допустимая мощность транзистора в эмиттерном повторителе.

В случае применения транзистора ВС!07 максимальный ток равен 300 мА, но более серьезным ограничением является максимальная рассеиваемая мощность, которая составляет только 360 мВт. Мощность, рассеиваемая в транзисторе, определяется как произведение тока нагрузки на падение напряжения на транзисторе. Например, используя обозначения, указанные на рис.

9.16, видим, что мощность, рассеиваемая транзистором, равна Регулируемые источники литания 215 6' = 1т(1' — Р;и ) ватт. Таким образом, если 1т = 20 мА, Р' = 18 В и Р',= 3 В, то Иг= 20 х (18 — 3) мВт = 300 мВт. При заданном токе нагрузки, мощность, рассеиваемая в транзисторе тем выше, чем ниже выходное напряжение. Обычно бывает полезно добавить мощный транзистор, чтобы образовать схему Дарлингтона, как это показано на рис, 9.17. Здесь выходное сопротивление еше меньше благодаря усилению тока дополнительным транзистором, Например, если выходное сопротивление потенциометра — порядка 1 кОм при полном его сопротивлении 5 кОм, то оно будет поделено на величину, равную произведению коэффипиентов усиления тока транзисторов (примерно 200 для транзистора ВС107 и 30 для транзистора 2)ч(3055).

Тогда, согласно простому расчету, выходное сопротивление равно 1000 1 Ом =-Ом. 200х30 6 Практически фактором, ограничивающим выходное сопротивление, является эмиттерное сопротивление выходного транзистора и внутреннее сопротивление батареи. Рис. 9 17. Применение схемы Дарлингтона с мощным транзистором для получения большего выходного тока. Мощный транзистор 2Х3055 (аналог КТ819ГМ вЂ” Прим.

перев.) может рассеивать около 3 Вт, но его допустимая рассеиваемая мощность значительно возрастает, когда этот транзистор размещен на теплоотводе (см. параграф 9.11). Чтобы получить регулируемый источник питания общего назначения для применений в экспериментах (рис. 9.18), напряжение на вход схемы, приведенной на рис. 9.17, можно подать от трансформатора, диод- ного моста и накапливающего конденсатора. 216 Источники питания и управление мощностью !М3055 нь ачаатьаь Рнс. 9Л 8. Регулируемый источник питания, работаюшнй от сети 1макснмальный ток в нагрузке 2 А).

9.10 Стабилизаторы напряжения 9.10.1 Вступление Обсуждавшиеся до сих пор схемы с регулируемым напряжением имеют один обший недостаток. Независимо от того, насколько велик коэффициент усиления тока, обеспечиваемый эмиттерным повторителем, сушествует предел достижимой нагрузочной способности, который устанавливается внутренним сопротивлением схемы, состоящей из трансформатора и диода, и емкостью накапливаюшего конденсатора. Кроме того, любая флуктуация напряжения сети будет полностью передаваться на выход, так что даже в том случае, когда нагрузка остается постоянной, выходное напряжение будет меняться.

Эти ограничения оказываются преодоленными в схемах, называемых стабилизаторами напряжения. 9. 10.2 Базовая схема стабилизатора со стабилитроном В главе 1, где рассматривался пробой смещенного в обратном направлении р-и перехода, было упомянуто, что в стабилитронах или лавинных диодах лля искусственного получения малых напряжений пробоя применяется высокая степень легировання. На рис. 9.19 показана типичная характеристика стабилитрона, у которой пробой наступает при напряжении 5 В. В режиме пробоя разность потенциалов на диоде остается почти постоянной при изменении тока в широком диапазоне; зто свойство используется в простейшей схеме стабилизатора напряжения, изображенной на рис.

Характеристики

Список файлов книги