Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 140
Текст из файла (страница 140)
случае. а — прннпнпнвпьная схеме; б — преебрввован- Путем последовательная схема. ного включения стабили- тронов (согласного и встречного) можно обеспечить практически любое напряжение, не превышающее допусгимого значения для регулирующих и усилительных транзисторов. Однако количество используемых стабилитронов не должно быть большим, так как сопротивление составного стабилитрона больше, чем у каждого из его компонентов, а это ухудшает параметры схемы.
Кроме того, встречное включение, как легко убедиться, требует применения токоотводящих резисторов в точках соединения стабилитронов. 'Общим недостатком такого решения является невозможность плавной регулировки выходного напряжения. На рис. 23-1б,а показан наиболее распространенный способ повышения выходного напряжения с помощью делителя )гь Йе. Этот способ в равной степени относится к последовательной и параллельной схемам, а также к эмиттерному включению стабилитрона (см.
рис. 23-12); в последнем случае нужно заменить ток )л тохом !а ж /„/(). Пренебрегая напряжением У,а, получаем следующее соотношение: ~lд 1 (/,=(/,+(/,+ — ))ры (23-55) Отсюда видно, что сопротивление йз, вообще говоря, не является необходимым. Г)ри Кз = ео моишо обеспечить желательную разность потенциалов Оз — Г/а за счет протекания тока /„по сопротивлению Иь Однако поскольку ток /д невелик, для получения разности Г/з — Гуа от нескольких вольт и выше пришлось бы ставить сопротивления й, порядка сотай н тысяч ом.
Это привело бы к значительному увеличению сопротивления /1у и резко ухудшило бы параметры стабилизатора. Сопротивление гге, которое обеспечивает до пои н и тел ь н ы а тон через ггь позволяет уменьшить величину последнего. Это уменьшение будет существенным прн условии /и ~ — ~/х, Гг т. е. если ))а< —. и„ /х (23-56) Тогда токи в обоих сопротивлениях почти одинаковы и значительно превышают ток базы. (/, (/„(1+ "*). (23-57) Сделав сопротивления делителя переменными, можно плавно менять выходное напряжение от значения, близкого к (/ю до весьма больших значений. Влияние делителя на параметры стабилизатора заслуживает специального рассмотрения.
Преобразуем делитель по теореме об эквивалентном генераторе. Тогда получается схема„показанная на рис. 23-15,б, в которой )глез = /тг П /гз, )гз/(Рг + )та) = к. Приращение входного тока усилителя, которое в отсутствие делителя выражалось бы формулой /) /у /ь(/з/(уа +Ру) теперь имеет вид: Л/„= ЛГ//( „+/Гу+г, ). Ясно, что наличие делителя приводит к уменьшению приращений входного тока при одном и том же Л(/з. Это равносильно увеличению сопротивления )гу = М/и/Гт/у и соответственно характе. ристического сопротивленйя /г . Поэтому параметры стабилизатора с делителем всегда хуже, чем без делителя. Учитывая приведенные выражения для токов Л/у, можно записать: Овмаз Х Ао )1выз 1+наел/(уз+Му) где индекс О означает отсутствие делителя.
Считая условие (23-56) выполненным, получим вместо (23-55) следующее соотношение: . Выражение 123-53) подтверждает, что сопротивления делители желательно делать возможно меньшими, стремясь в пределе к неравенству рх„г< гл+)~г. (23 59) Практически условие (23-59) редко выполнимо; оно приводит к таким токам в делителе, которые сравнимы с током нагрузки, что р~вко снижаег к. п. д. н требует излишне мшцных регулирующих транзисторов. По втой причине испольеованне делителей в маломощных однокаскадпых стабилизаторах не всегда мгзможно.
Заметим еще, что наличие делителя в последовательных стабилизаторах автоматически решает проблему шунта, обеспечивающего минимальный ток регулирующего элемента при холостом ходе (см. замечания к (23-34)1. Из формулы (23-58) видно, что даже в предельном случае, при гг„„=- О, параметры схемы с делителем в 1/и раз хуже, чем параметры без делителя, т. е. во столько раз, во сколько напряжение (/з превышает напряжение (/х. Следовательно, при регулировке выходного напрлженил параметры стабилизатора неизбежно менясотсд Они имеют оптимальные значения при минимальном выходном' напряжении и ухудшаются с ростом напряжения.
Поэтому при расчете параметров стабилизатора нужно ориентироваться на худший случай — мансимальное выходное напряжение. и При змнттерном включении стабилитроиа не- равенство, аналогичное (23-59), имеет вид: + й ч, (1+9) г„+И„„. (23-60) ,Ч 1 Это неравенство легче выполнить на практике, чЕ й особенно в мощных стабилизаторах, вследствие чего чЕо Но + ухудшение параметров по сравнению с такой же схемой без делителя получается сравнительно неРис. 23-16. Использова- большнч.
пие делителя со стабильным смещением для по- Для получения малых напряжений, лучения малых выходных регулируемых как по величине, так и напряжений. по полярности, обычно используют встреч- ное включение двух стабилизаторов с разными выходными напряжениями. Результирующее выходное напряжение (/з =- (/зт — (/, может быть сколь угодно малым и может регулироваться в пределах -+- (/„„, Выходное сопротивление такой системы, разумеется, ранка сумме /т,„„, + Й,м,„а коэффициент стабилизации получается хуже, чем у каждого из стабилизаторов, и уменьшается с уменьшением результирующего выходного напряжения.
На рис. 23-16 показан еще один способ, позволяющий получить малые выходные напряжения. Если выполняется условие (23-66), то через сопротивление 1(г проходит з а д а н н ы й ток = (/х//(з. Поэтому, меняя значение )с„ можно получить как весьма большие, так и весьма малые напряжения (/„близкие к нулю.
Практически (/з„а„ = (/,е = 0,6 В. Изменение полярности выходного напряжения в такой схеме, конечно, невозможно. ))ля получения положительной полнрности выходного напряженна в параллельных стабилизаторах, в частности днодных, достаточно изменить точку заземления и переместить баллжтное сопротивление в провод, соединенный с ноложнтельным входным зажимом.
В „последовательных стабилизаторах возможны еще два пути: либо использовать транзисторы л-р-л во всех каскадах при сохранении общей структуры схемы, либо подключить нагрузку в коллекторную цепь регулирующего транзистора р-и-р [рис. '3-17). Схема, показанная на рис. 23-17, имеет практически те же параметры, что и схема на рис. 23-11, так как змиттерный и коллекторный токи транзистора почти одинаковы и Почти одинаково зависят от управляющего тока базы. Однано изменившаяся полярность выходного напряжения заставляет нападем~вать в усилительном каскаде транзистор типа и-р-и и несколько изменить способ включения стабнлитрона [1771. Интересно отметить, что сочетание транзисторов р-и-р и п-р-л, вообще говоря, исключает необходимосп в токаотводящем сопротивлении ()7з на +рл рнс.
23-1!). Включение амперметра, измеряющего ток нагрузки, между выходом регулирующего транзистора и цепью обратной связи рис 23-17. Воследовательяый стахарактерно для любого стабили- билизатор с положительной полярзатора. В противном случае (если пастью выходного напряжения. включить прибор и о с л е цепи обрйтной связи) сопротивление амперметра непосредственно складывается с выходным сопротивлением схемы и существенно увеличивает его. Температурная стабильность.
Во всех рассмотренных стабилизаторах, как параллельных, так и последовательных, выходное напряжение либо равно сумме [23-б1) либо пропорционально этой сумме. Поэтому временной н температурный дрейфы выходного напряжения определяются изменениями компонентов С'а и У,з при неизменных значениях [7х и 1с„. Временной дрейф напряжения [/д, как отмечалось в 2 3-3, практически отсутствует, а временной дрейф напряжения У,п носит хаотический характер и во многом зависит от качества транзистора.
Соответствующие данные приводились в 2 17-3. Зависимости напряжений Ц, и [),з от температуры при заданных токах характеризуют температурными чувствительностями напряжения, о которых говорилось в 2 2-8 и З-З. Напомним, что температурная чувствительность стабилитронов обычно положительна, возрастает с увеличением номинала 1)ни увеличивается с ростом тока [д. Температурная чувствительность эмиттериого перехода отрицательна при малых токах и уменьшается с ростом тока 1,. Поэтому результируккцая температурная чувствительность выходного напряжения зависит как от режима транзистора, так и от номинала Ц, Практически положительная составляющая температурной чувствительности всегда превалирует, т.
е. выходное напряжение растет с температурой. Суммарная температурная чувствительность обычно лежит в пределах 2 — 5 мВ!'С. Если это значение неприемлемо, следует использовать составной опорный элемент, в котором сочетаются прямые и обратные включения стабилитронов. С помощью токоотводящих сопротивлений можно регулировать ток в каждом из стабилитронов последовательной цепочки, добиваясь оптимального результата. В транзисторных стабилизаторах можно часть стабилитронов включать в эмиттерную цепь, а часть— в, базовую, используя различие токов в этих цепях для получения необходимых значений температурной чувствительности.
Составные опорные элементы позволяют в ряде случаев снизить суммарную температурную чувствительность до 0,1 мВ/'С. Однако взаимная компенсация температурной чувствительности имеет место лишь в сравнительно узком диапазоне тока 1„, что нужно учитывать при конструировании схемы. Общее сопротивление г„ комбинированного опорного элемента равно сумме сопротнвлейий отдельных стабнлитронов. Изменения температуры не только обусловливают дрейф выходного напряжения, но и влияют на параметры стабилизатора К и )г„,„. Так, формулы (23-26) и (23-48) показывают, что характеристическое сопротивление зависит, в частности, от величины (), которая меняется с температурой.
Учитывая данные, приведенные в $ 4-6 (см. рис. 4-20), можно произвести приближенную оценку зависимости К„„„(Т). Обычно в диапазоне -+- 60' С выходное сопротивление изменяется на 50% и больше, уменьшаясь с ростом температуры. Коэффициент стабилизации в параллельных схемах меняется обратно пропорционально характеристическому сопротивлению и, следовательно, увеличивается с ростом температуры.
В последовательных схемах коэффициент стабилизации согласно (23-49) зависит еще и от величины г„, которая меняется с температурой по сложному закону. Соответственно более сложной будет зависимость К(Т). При отрицательных температурах значение К заметно уменьшается в обоих типах стабилизаторов. Зависимость параметров от частоты и режима. Выходные сопротивления транзисторных стабилизаторов, особенно много- каскадных, чрезвычайно малы. Однако этот вывод относится лишь к ст а т и ч е с к и м величинам К,„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
