Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 138
Текст из файла (страница 138)
Перейдем к дифференциальным параметрам. Выходное сопротивление можно найти из общего определения (23-1а) и соотношения (23-31б), полагая Л(1а = О; Ыг мм И/к11тг и Ыр — — — К,1г *. После подстановок получим: Р, =Р;~К К, (23-42) где Р— характеристическое сопротивление (23-17). Сравнивая (23-42) и (23-18), видим, что различие состоит лишь в замене 11о на 11ь Это можно было предсказать заранее, поскольку при закороченных входных зажимах обе схемы на рис. 23-2 имеют одинаковую структуру.
Коэффициент стабилизации легко найти из определения (23-16), если выразить величину Ь(1,/Ь(1к с помощью (23-31б) прн указатгных выше значениях ба1 и Ир. Сравнивая (23-43а) с (23-19а), снова замечаем, что различие состоит в замене гга на Р„. В последовательных стабилизаторах, так же как и в параллельных, выполняются неравенства гг„ь гг„и Кг ь»7; поэтому практически коэффициент стабилизации имеет вид: и л (23-43б) Выражения (23-43) подчеркивают ту принципианьную роль, которую играет сопротивление )тэ, в последовательных стабилизаторах. Именно оно обусловливает конечное значение К, так как при ггг = оо вход и выход стабилизатора были бы изолированы йе друг от друга, входное напряжение никак не влияло бы на выходное и мы имели бы К = оо.
Сопро- )туз туу~ уи~ тивление Кь будучи параметром регулирующего элемента, оказывается заданной величиной после о того, как регулирующий элемент выбран. Подставляя (23-38) в (23-436), )энс. 23-8. Обобщенная скелетная получаем: схема последовательного стабили- П вЂ” б )ич затора с цепью прямой связи.
К= (т1, (у ~~щ ° (23 43в) г — регулирующий влемент; г — срвв. В+ р, мин) оо ннвэюпснй и усилительный элемент цепи обратной свяви; 3 — епорнь1й оекольку (7 ви нс зависит элемент; э — элемент пРЯмой свави. от Яг и поскольку Рг — величина заданная, понятие предельного коэффициента стабилизации в последовательных схемах отсутствует. Кроме того, коэффициент К, как видим, не зависит от тока нагрузки. Следовательно, единственным путем повышения стабильности по входному напряжению является уменьшение характеристического сопротивления. В заключение остановимся на более общей схеме последовательного стабилизатора (рнс.
23-8), в которой, как н на рнс. 23-4, имеется ие тольно обратная, но и прямая связь в. Отмечая параметры цепи обратной связи индексам 2, а параметры цепи прямой связи индексом 4, легко показать, чта выходное сопративле. нне (23-4лу сохраняет прежнюю величину, а коэффициент стабилизации (23-43) следует разделить на двучлен: 1+КгФэД7ув (23.44» знакомый по выражению (23.22)). По причинам, изложенным в 4 23-2, прямую связь обычно стираются исключить, хотя при Кгэ ( О оиа может повысить коэффициент стабилизации. Однокаскадный стабилизатор.
Стабилизатор, показанный на рис, 23-9, состоит из усилительной части, представленной траи- в Этот случай впервые проанализирован в работе 11771, но результаты представлены в ней в несколько иной форме, зистором Т, и опорной части, представленной стабилитроном Д, балластным сопротивлением Йе н с т а б и л и з и р о в а н н ы м напряжением Ее. Выходное напряжение стабилизатора равно опорному с точностью до малой величины С/,е. В сущности, эта схема является эмиттерным повторителем, у которого потенциал базы стабнлизнрован стабилитроном и равен У„а напряжение коллектор- ного питания б„меняется в определенных пределах. Поэтому выходное сопротивление стабилизатора можно было бы выразить с помощью формулы (9-6б), заменив Ка„на гн, но мы воспользуемся.
теми общими методами, которые описаны в предыдущем разделе. Сравнивая эквивалентную схему на рис. 23-9, б собщейскелетной схемой на рис. 23-2,б, приходим к соотношениям 1 = 1„; ах у Йв Кр = р, где есв — га + гн (поскольку се )~~ ги). Йспользуя (23-17), найдем характеристическое сопротивление между Рис. 23-9. Однокаскадяый последовательный стабилниатор с питаннен стабнлис- рона от стабнлиаироианнаго напряжения. и — прннннпиэльиаи «хека; Š— акниааленеиан екене. точками Б' — О и, добавляя к нему величину и„ получим полное характеристическое сопротивление, а вместе с ним и выходное сопротивление стабилизатора".
(23-45) Коэффициент стабилизации легко найти из формулы (23-43в), если подставить в нее найденное значение К и я; = ге, умножив числитель и знаменатель на 1 + Р и учитывая, что (1 + Р) гй = и„, получаем: 1~ — би,) и,х„ (23-46) 1е +еа+1~+й)и.)(и*+и ' ) Пусть, например, и„=- 6 кОм, ге =- 20 Ом; (1 = 30 (параметры, характерные для транзисторов средней мощности) и пусть У, = 250 мд; г, = 10 Ом; И„„= 0,10и и бм = О,1; тогда Д, „=1 Ом н К=125. Последнее значение часто вполне приемлемо, но выходное сопротивле- где (1б = (/з; 1б = 1„„,„',1Р, а током 1д можно задаться, соблюдая неравенство Рис. 23-10.
Однокзскадный последовательный стабилизатор с питанием стабилитро. на ст входного напряжения. 1д,дии ~ 1д ~ 1д.наде 16" Правая часть этого неравенства учитывает тот факт, что при сбросе нагрузки ток базы уменьшается почти да нуля, а ток стабилитрона возрастает на величину 1, поскольку 1, + 1, = сопз(. При этом величина 1, + 1б не должна превышать 1 Казалось бы, питание сгабилитрона проще осуществить не от специального источника Е, а от источника входного напряжения (рис. 23-10). Такое рещение возможно )177)„но нецелесообраано, так как при игом резко снижается коэффициент стабилиэапли.
В самом деле, если пренебречь изменениями напрюзепия У б, то стабильность потенциала эмитгера будет такой же, как стабильность по. тейциала базы. Значит, ноэффнцнспт стабилизации всей схемы будет близок к ко. эффициенту стабилизации ее опоркой части, а у днодных стабилизаторов, как отмечалось в $ 21-2, значение 1( не превышает 20 — 30 даже прн больших балластных сопротивлениях. Между тем сопротивление )гп в данном случае имеет меньшее значение, чем (23-47), так как оно должно удовлетворять условию ()б+1д))гп=(Г1 — 1 б~('г стз где (Гг < Е . Обычно значение )гз на рис. 23-10 составляет!ОΠ— ЯЮ Ом, что при гд.= !О Ом дает 7( ( 1Π—:ж).
Напряжение Еп на рис. 23-9,а не является абсолютно постоянным, как считалось при составлении эквивалентной схемы (рис. 23-9, б), так как диодный стабилизатор, показанный пунктиром, питается от того же источника, что и основной стабилизатор. Обозначив ЬЕо = йгз(1т и включив эту э.
д. с. последовательно с сопротивлением )гз на рис. 23-9,б, можно показать, что коэффициент'стабилизации будет в 1 + — ' раз меньше, чем (23-46). д Од'сч й)ногокаскадные стабилизаторы. Главным недостатком одно- каскадной схемы, рассмотренной в предыдущем разделе, является ние сравнительно велико.
Именно величина )г,ы„ограничивает максимальный ток нагрузки в однокаскадном стабилизаторе, поскольку при больших значениях 1„„,„, получается большая нестабильность по току 6, '[см. (23-чб)). Энергетический расчет стабилизатора проводится по общим формулам предыдущего раздела.
Балластный резистор йго стабилитрона Д является одновременно токоотводящим: через него идет сумма токов 1б и 1„направленных н а в ст р е ч у друг другу. Значение )1о выбирагат нз очевидного условия р б ~б (23 г)7) ~д +~б сравнительно высокое выходное сопротивление.
Это обстоятельство, как уже отмечалось, ограничивает выходной ток. В двухкаскадном стабилизаторе, показанном на рис. 23-11, транзистор Т, является регулирующим элементом, а транзистор Тй — сравнивающим и усилительным. Следовательно, в данном случае )р — — гк«; )«у = г, + И,„й и -Еп К« = лнй»Р1ь Где )«звкй вхолное сопРО- )1 тивление усилительного каскада ОЭ: )«вкй Гбй+( +Ий) Гвй' )гв Используя формулу (23-17), поУр ЛД 1Х~ (Гд лучаем характеристическое сопротивт ление, близкое к выходному сопроЕа ~)1 тивлению стабилизатора. Запишем ЕлФ их в следующей форме: « гк+Гбв+(1+()2) гвв )«вь«к К» 1 ! р () Рис.
23-11. Двухкаскадный по. (23-43) слсдоватсльный стабилизатор со где Г, = «рг/122. Например, если стабилитроном в базовой цепи. 1 10 1«А . 50 Ом а и М « Гбй = «1= «2 = 30 и Г„= 10 Ом, то )«„, = 0,15 Ом. Как видим, выигрыш по сравнению с однохаскадной схемой весьма значительный. Соответственно возрастает коэффициент стабилизации. Согласно (23-43в) при )г« = Г,*', и (г' „„„= 0 получаем: ( 21) к1 2 ( 21) 21 Если параметры имеют указанные выше значения и г„г = 5 кОм, то К = 1000. Токоотводящий резистор )со выполняет примерно ту же функцию, что и на рис.
23-9„а его сопротивление рассчитывается по формуле (23-50) 16«вьвс+ !квакв ГДЕ Уб 0~ И 76«вккь !Ывввкl(1 + ))1). Напряжение Е должно быть хорошо стабилизировано. В противном случаи, как н в однокаскадной схеме, умсньшастся козффициснт стабилизации. Это уменьшение можно оценить с помощью (23-44), так как случай Ео = 1 (У«) равносилен наличию цепи прямой связи (рис. хо-8). Подставив в (23-44) зиачсння 1 й = гв; )««у«= — „-Рви 1(1« = 1+ р«(гдс Д ЬЕ«уЫ31 — козффициснт, характеризующий зависимость Ео от входного напряжения '), получим, что козффнпнЕит Стабнпнвацян уМЕИЬШаатСя В ! + Иук«!)«««рат.
СЛЕдОВатЕЛЬНО, СтабнЛЬИОСтЬ напряжения Ев нужно обеспечивать из условия а < Ио«гкх. Если й = 1, т. е. ! а Выражснне Й « = — Йв получается, если приравнять ток аг « = Ь(«1/йуб а у (рис. 23-8) току б!л, ье И„(рис. 23-1!) при ()б — (! = сопз!. если резистор )са питать непосредственно от входного напряжения, то коз~х~нцнент стабилизации уменывается в 1+ гат//то раз и выражается формулой (2З.Ч9), в которой гат следует заменить гораздо меньшей величиной Йо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
