Загрузка...

Стабилизаторы напряжения. Инверт. Усилитель. Автогенераторы.


Это устройства для поддержания стабильного напряжения на нагрузке при изменении питающего напряжения. Основными показателями стабилизаторов напряжения являются: 1) Коэффициент стабилизации. 2) Выходное сопротивление. 3) КПД.
Коэффициент стабилизации – это отношение относительного приращения напряжения на входе к относительному приращению напряжения на выходе. 
Выходное сопротивление стабилизатора отношение абсолютного приращения напряжения на выходе к абсолютному приращению тока нагрузки.
Коэффициент полезного действия стабилизатора – это отношение мощности в нагрузке к входной мощности стабилизатора.

Стабилизаторы напряжения делятся на параметрические и компенсационные.

Из полученного выражения следует, что для увеличения коэффициента стабилизации параметрического стабилизатора необходимо увеличивать величину балансного сопротивления и уменьшать динамическое сопротивление стабилитрона.

Компенсационные стабилизаторы.
Компенсационные стабилизаторы делятся на стабилизаторы параллельного типа и последовательного типа.

При замене резистора R1 на стабилитрон коэффициент стабилизации параллельного стабилитрона увеличивается, однако исчезает возможность плавной регулировки выходного напряжения.
В случае необходимости ещё большего коэффициента стабилизации применяют двух транзисторную схему параллельного стабилизатора.

Общим недостатком стабилитронов параллельного типа явлся относительно низкая выходная мощность.

Компенсационные стабилизаторы последовательного типа.

Максимальный допустимый ток данного стабилизатора равен максимальному допустимому току транзистора.
Недостаток данной схемы явл – ся неизбежный выход транзистора из строя при замыкании выходных клем стабилизатора даже очень короткое время. Для устранения данного недостатка в коллекторную цепь транзистора включают ограничивающий резистор. Ограничивающий резистор может быть выбран маломощным. В случае короткого замыкания на выходе стабилизатора ограничивающий резистор сгорает, а транзистор остается неповрежденным.

Для увеличения выходного тока компенсационного стабилизатора последовательного типа вместо одиночного транзистора применяют схему Дарлингтона.

Схема стабилизатора с ООС по напряжению.

Использование ООС по напряжению в стабилизаторе напряжения позволяет уменьшить выходное сопротивление стабилизатора, а также повысить коэффициент стабилизации.

Стабилизатор тока.

Недостаток схемы: 1) явлся зависимость от параметров конкретного экземпляра полевого транзистора 2) начальный ток стока и напряжение отсечки затвора.

Подбирая сопротивление резистора R2 в соответствии с приведенной формулой можно задать любой требуемый ток стабилизатора.

Усилители постоянного тока.

При изменении температуры на один градус Цельсии напряжение БЭ транзистора изменяется на 2,5 милливатта.
Дрейфом нуля называется изменение выходного напряжения усилителя при постоянстве его на входе. Для устранения дрейфа нуля применяют дифференциальные усилители.
Дифференциальным усилителем называются устройства усиливающие разность двух напряжений.
Структурная схема имеет следующий вид:

Для обеспечения максимальной стабильности используемые в дифференциальном каскаде и одинаковую температуру, что достигается как правило путем выполнения транзисторов на одном кристалле полупроводника. Для устранения зависимости коэффициента усиления дифференциального усилителя от напряжения питания в нем используют стабилизатор тока.

Данную схему промышленность выпускает в виде микросхемы.

Использование токового зеркала в качестве активной нагрузки

Токовое зеркало устраняет синфазную составляющею тока транзисторов диф. каскада и не устраняет противофазную составляющею. В результате оказывается возможным перейти от диф выхода (состоящею из двух проводов) к обычному входу (из одного провода).

Операционные усилители
Это усилители постоянного тока с диф. входом и одноактным выходом, характеризующимся высоким коэффициентом усиления, высоким входным и низким выходным сопротивлением, изготавливаемый в виде полупроводниковой интегральной схемы. Идеальный операционный усилитель: входное сопротивление =?, коэффициент усиления по напряжению =?, входное сопротивление =0.

Эквивалентная схема ОУ

Неинвертир. Усилитель

, при К>? ,
Коэффициент усиления усилительной схемы на операционном усилители зависит только от входящих в схему резисторов и не зависит от коэф. усиления операционного усилителя.

Повторитель на операционном усилители

Инверт. Усилитель

Принцип виртуального замыкания состоит в том, что напряжение между входами опер усилителя =0, независимо от выходного напряжения.

Делитель на ОУ.

Параметры операционного усилителя
1. номинальное напряжение питания
2. номинальный ток потребления
3. частота единичного усиления (частота при которой KU=1)
4. входной ток смещения , где
5. токи инверсного и не инвертируемого входа. Наличие входных токов смещения приводит к появлению на выходе усилителя постоянной составляющей. Для ее устранения применяют схему тока смещения.

6. разность входных токов
7. входное напряжение смещения – это напряжение которое следует подать на входные зажимы опер усилителя, чтобы привести выходное напряжение к 0. Для устранения напряжения смещения некоторые операционные усилители снабжены входами для подключения блока построечного резистора.

8. Температура дрейф. 0, это состояние напряжения смещения при изменении температуры.

Автогенераторы

Это электронное устройство, преобразующие энергию источника постоянной ЭДС в энергию электрических колебаний. Для того, чтобы усилитель охваченный обратной связью генерировал электрические колебания, необходимо выполнить 2 условия его самовозбуждения: 1. амплитудное условие саможбуждения 2. Фазовое условие самовозбуждения (? фазовый сдвиг вносимый усилителем, фазовый сдвиг вносимый усилителем с обратной связью, n – целое число).

Режимы возбуждения генератора

Кривая 1 соответствует случаю когда при близкой к 0 амплитуде входное напряжение усилителя, выполняется амплитудное условие самовозбуждения, при этом при включении генератора в нем самопроизвольно возникают электрические колебания – мягкого режим самовозбуждения. Кривая 2 соответствует случаю жесткого режима самовозбуждения генератора при котором для возникновения в генераторе электрических колебаний необходимо внешнее воздействие на генератор.

RC – генератор с фазосдвигающими цыпочками

C1=C2=C3, R1+R2=R3=R4

Схема генератора с мостом Вина

Методы стабилизации амплитудного генератора

При увеличении амплитуды выходного напряжения генератора до 1,2 В, через диодный мост и стабилитрон начинает проткать ток который уменьшает сопротивление резистора цепи обратной связи и тем самым понижает коэффициент усиления усилителя при этом снижает напряжение усилителя.

Загрузка...