Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 141
Текст из файла (страница 141)
Прискачкообразныхизменениях тока нагрузки, а также при наличии в нем высокочастотных составляющих приходится считаться с комплексным характером сопротивления 2„„(176). Например, при скачкообразном изменении тока 1„коэффициент р у транзисторов в первый момент равен нулю. Соответственно в формуле (23-17) будет К~ (О) = О, и тогда начальное выходное сопротивление Яру» (О) Адо (О) Гд + Га + Г8 Значение )с,ы„(0) может в десятки раз превышать установившееся значение )с, „. Поэтому выходное напряжение в первый момент после скачка может существенно измениться и восстановится лишь спустя некоторое время, определяемое постоянными времени тр. Во избежание таких переходных пропессов выход стабилизатора шунтируется конденсатором достаточно большой емкости.
Эту емкость можно выбирать из условия (23-62)' Отвыв.ср~в~ то где т, — эквивалентная постоянная времени (которую в первом приближении можно считать суммои постоянных времени тр каждого из транзисторов), а )с,„„,р — усредненное (по и1первалу переходного процесса) выходное сопротивление. Весьма грубым р р а.„,„— ~а...(с)р.,„лр рр пенном выходном сопротивлений, примерно равном 0,1 Ом, и величине та около 10 мкс необходимое значе- д Л вв ние емкости получается весьма боль- '+" шим — сотни микрофарад.
Коэффициент стабилизации как и функция 1р' тоже является комп- дт лексной величиной, модуль которой + уменьшается с ростом частоты пуль- 11т саций и скорости изменения входного напряжения. Однако скачкооб- Рис. 2з-1з: Г1роисхшгленрре по- разные изменения напряжения (1 ложнтельной обратной связи по маловероятны, так как стабилизатор току. обычно питается от выпрямителя с хорошим фильтром.
Конденсатор С, включенный на выходе стабилизатора, уменьшает влияние и этих изменений, если они имеют место. Наличие нескольких фазосдвигаюших звеньев в цепи обратной связи при достаточно большом коэффициента усиления может обусловить колсбагельный характер переходного процесса и даже привести к самовозбуждению схемы. Увеличение емкости С ие всегда достаточно для ликвидации этих нежелательных явлений. Поэтому иногда приходится дополнять схему специальными стабилизирующими цепочками, руководствуясь общими прннциламн, известными нз теории усилителей (см., например, 1621, зв б.б).
Еще одной причиной самовозбуждеиин может быть паразитная обратная связь по току нагрузки. На рис. 23-18 показана часть стабилизатора.с сопротивлением ДР иоюрое обусловливает такую обратную связь. Вообще говоря, сопротивление 11 позволяет уменьшить выходное сопротивление схемы, но может сделать его и отрицательным. В самом деле, если йр = О, то выходное напряжение Сгз, КаК ИЗВЕСтиО, УМЕНЬШаЕтСЯ С РОСТОМ тОКа Р'в. ЕСЛИ жЕ йР1 + О, тО НаПРЯжЕНИЕ 11р — — р мп складываясь с опорным напряжением 1р', стремится увеличить па- в и в' пряжение 0з. При условии ррг = йР,ы„теоретически должна иметь место компенсация обоих явлений, что равносильно нулевому результирующему сопротивлению.
ПРи Условии лРг в 11 РезУльтиРУющее сопРотивление бУдет огРилательным, ныв а это может привести к самоврибуждению схемы. Учитывая, что в ряде случаев роль сопротивления й может играть сопротивление монтажных проводов, желательно при монтаже стабилизаторов с очень малым вых<щным сопротивлением производить пайку всех концов, идущих к выходным зажимам, в двух узловых точках.
Важнейший параметр всякого стабилизатора — характеристическое сопротивление )т — зависит от режима работы транзисторов и, следовательно, от значений входного напряжения и нагрузочного тока. Последняя зависимость играет главную роль, если ток нагрузки меняется в широких пределах. Как известно, коэффициент передачи () и сопротивление эмиттерного перехода г, уменьшаются с увеличением рабочего тока транзистора, причем зависимость «,(1,) более сильная.
Поэтому характер функции )т (1„)„ определяющей параметры К и )т, „, во многом зависит от относительной роли члена (1+ ~))г, в числителях выражений (23-28) и (23-48). Роль этого члена особенно существенна при малых токах первого усилительного транзистора, т. е. при полной нагрузке стабилизатора. Функции 11,„,(1,) и К(1„) в общем случае могут быть немонотонными. Однако в последовательных стабилизаторах, в которых важное влияние на коэффициент стабилизации оказывают не столько параметры г, и (), сколько сопротивление гв регулирующего транзистора, значение К, как правило, уменьшается с увеличением нагрузочного тока.
Изменения входного напряжения влияют на параметры стабилизаторов постольку, поскольку в последовательных схемах при этом меняется напряжение на регулирующем транзисторе, а в параллельных — его ток. 23-6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТАБИЛИЗАТОРОВ Энергетический расчет стабилизаторов, т. е. выбор регулирующего элемента (по напряжению, току и мощности), определение входного напряжения и оптимального балластного сопротивления осуществляются по общим формулам, приведенным в 2 23-2 и 23-3, с учетом к. и. д.
и минимальных величин 1н.вин~ (1ввии 1и.виню которыми задаются из тех или иных соображений. При выборе сгабилитронов или их комбинаций (составных опорных элементов) руководствуются, конечно, значением выходного напряжения (0х~ 11 „и), а также желательным значением температурного дрейфа (см. $ 23-5).
Что касается усилителя, то его главная функция — обеспечить необходимое значение характеристического сопротивления н тем самым дифференциальных параметров )т,„„и К. Последние характеризуют качество стабилизации, и соответствующие расчеты полезно рассмотреть несколько подробнее. На практике чаще всего астречакпся два варианта расчетов: 1) по допустимым отклонениям выходного напряжения в зависимости от изменений тока нагРУзкн и входного напРЯженна: 6хлоп и 6хо „, [см. (Я-4));2) пожелательным (23-64 а) (23-666) ь Поскольку коллекториое сопротивление транзистора зависит от тока, следует использовать значение Йг«состветсгвующее м а к с и м а л ь н о м у току нагрузки.
величинам выходного сопротивления )7»ыз и коэффициента стабилизации К. Страго говоря, первый вариант является осйовным, поснольну параметры )7 „и К в конце копцов призваны обеспечить допуспзные. значения бг, и ЬС«. Рассмотрим зтн два варианта. 1. Заданы значения бэгл „и бэг' „. Подставим в выражение (23-46) )7„н„= и гю»«ожим бз ~ бэ «тогда пазучим 1 б„,и )7«е ( ялов)7н. чзз э. н»кс Подставим в выражение (23-4в) значение К нз (23-43в) или (21-19в) и поло. жнм б э ( бэхез тогда получим." и и для последовательной схемы 6"Лоа (' — бнд 17З)71 для параллельной схемы б~ .
(1 — 6„,) из)7, (23-646) Здесь для последовательного стаб»«л»«затора сопротивление )7; моше«счи- таться извесгнымд Для параллельного стабилизатора сопротивление )7з, вообще говоря, величина произвольная; при оптимальном режиме, подставляя (23-12), получаем: бо П Ргб — (1 ) гб— (23-64н) 1 низ Очевидно, что нз двух значений )7 , определяемых неравенствами (23-63) и (23-64), следует выбрать меньшее. Поскольку )7 согласно (23.17) зависит только от параметров )7г и К»и поскольку параметр (7г'трудно менять в широких пределах, необходимое значение )7 обеспечивают в первую очередь за счет пара- метра Кь рассчитывая «у си ли тел ь ны й элемент стабилизатора на усиление Кг(йр, где ()р — коэффициент усиления регулируихцего элемента. 2.
Ззданй параметры )7»ыз и К. Тогда нз определения коэффициента К„ поэагаи )7 = (7 и подставляя значения Вм нетрудно получить: ш л«м для последовательного стабилизатора К(и~+(7 . «) )«Г ~ (1 б ) (7 )«знх (23-бба) для параллельного стабилизатора Ки, (7э ) 1«»ы»ь (1 — 6 ) и — К( „м)««««нэ В последнем выражении, конечно, подразумевается, что К ~ К „где К определяется формулой (23-20).
В противном случае праваи часть (2Ъббб) полу- чается отрицательной. Удовлетворить неравенствам (23-65) далеко ие всегда удается, так кзк со. протнвление Йг задано вместе с регулирующим транзистором, а сопротивление (гэ, выбранное»в (23-666), может оказаться намного больше оптимального. По- этому чаще всего приходится «подгонять» (7»ых (в сторону уменьшения) под жела- тельные значения )гг и )7 . Коэффициент усиления Кг рассчитывается, как и в пер- вом варианте, по значейию И, „= )7 согласно (23-17).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
