Стабилизаторы напряжения (СН)

Это устройства, поддерживающие напряжение на нагрузке в заданных пределах ( . Подразделяются на параметрические и компенсационные. Основные параметры стабилизатора:

коэффициент стабилизации

;

выходное сопротивление

.

Знак «минус» показывает, что с ростом тока нагрузки уменьшается.

Параметрический стабилизатор. Используется кремниевый стабилитрон V D1, параметры которого (R) изменяются с изменением напряжения U или тока I (рис.15.10).

Рис.15.10.Параметрический стабилизатор

при

Величину выбирают ,чтобы ВАХ проходила через среднюю точку А:

Т. к. параметры стабилитрона зависят от температуры и колеблется, то последовательно VD1 включают дополнительный стабилитрон VD2 (или диод) в прямом направлении для температурной компенсации.

Недостаток: низкий K_U (до 50), низкий КПД, узкий диапазон U_СТ.

Компенсационный стабилизатор напряжения (КСН).

Представляет собой систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. Выполняется в виде единой полупроводниковой микросхемы, которая одновременно сглаживает пульсации и защищает от перегрузки (рис.15.11).

Принцип действия основан на непрерывном сравнении напряжения нагрузки (или его части) с опорным (образцовым) напряжением .

Рис.15.11. Структурная схема КСН

Разность усиливается и подается на регулирующий элемент РЭ (обычно транзистор VT), сопротивление которого изменяется в зависимости от величины и знака ΔU, компенсируя изменения , т.к.

. Например, увеличится или уменьшится , значит, увеличится , т. е. и появляется , которое усиливается и вызывает возрастание сопротивления РЭ и , тогда . В качестве источника опорного напряжения (ИОН) используется параметрический стабилизатор напряжения. В качестве усилителя применяется интегральный операционный усилитель. Для КСН коэффициент стабилизации достигает нескольких тысяч.

ЛЕКЦИЯ 16. Усилители

Введение

Усилителем называют устройство для увеличения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности).

Основными параметрами усилителя являются:

- коэффициент усиления напряжения К_U = U_выхмах/U_вхмах

- коэффициент усиления тока К_i = I_выхмах/I_вхмах;

- коэффициент усиления мощности

К_р = Р_выхмах/Р_вхмах = U_выхмах I_выхмах/ U_вхмах I_вхмах = К_U К_i

Коэффициент усиления мощности K_P обязательно > 1, а значит K_U

или K_I > 1.

Усилители состоят из нескольких ступеней, называемых каскадами, которые осуществляют последовательное усиление сигнала. Число каскадов зависит от требуемых K_U, K_I, K_P. Каскады предварительного усиления предназначены для усиления напряжения, а выходные каскады − для получения требуемой ими мощности или тока в нагрузке.

Основными элементами каскада являются управляемый элемент УЭ (биполярный или полевой транзистор), резистор R_K, источник E_K, образующие выходную цепь (рис.16.1).

а б

Рис.16.1. Схема и характеристики усилителя: а - схема усилителя; б - характеристики

Усиление происходит за счет преобразования энергии источника постоянной ЭДС E_K в энергию переменчивого напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления R_ЭК транзистора по закону, задаваемому входным сигналом U_вх. Для оптимальной работы транзистора (чтобы не было искажения формы U_вых), в выходной цепи должны быть постоянные составляющие тока и напряжения. Для этого во входную цепь, кроме усиливаемого сигнала, подают постоянное напряжение. Постоянные составляющие І_кп, U_вх.п, U_вых.п определяют режим покоя каскада.