Ксн з підсилювачем у колі зворотного зв'язку

 

Стабілізатор (рисунок 3.17) складається з регулюючого транзистора VT1, підсилювача постійної напруги (VT 2, R1), джерела опорної напруги R2, VD1, дільника напруги R3, R4, R5 [3, 7].

При зміні вхідної напруги Uвх, наприклад збільшенні, у перший момент зростає вихідна напруга Uвих. Це призводить до збільшення негативної напруги на базі транзистора VT2 відносно напруги емітера, яка визначається ПСН на елементах R2, VD1. Струми бази і колектора транзистора VT2 збільшуються і зменшується напруга на базі VT1 відносно його емітера. Це призводить до збільшення напруги на переході колектор-емітер і зменшенню напруги на навантаженні до початкового значення з деякою похибкою, яка визначається параметрами схеми.

 

 

Рисунок 3.17 – Схема компенсаційного стабілізатора з підсилювачем

 

Припустимо далі, що зменшився опір навантаження Rн. Відповідно виріс струм і зменшилась вихідна напруга. Напруга база-емітер транзистора VT2 стала більш позитивною. Струми його бази та колектора зменшилися. Напруга на базі транзистора VT1 зростає і збільшується струм бази, транзистор відкривається. Падіння напруги на переході колектор-емітер зменшується, а на навантаженні значення напруги повертається до початкового.

Регулюється вихідна напруга резистором R4. При переміщенні движка в сторону плюсової шини транзистор VT2 закривається, а напруга на навантаженні збільшується.

Для якісної оцінки коефіцієнта стабілізації та вихідного опору стабілізатора  можна скористатися співвідношеннями [3, 4, 5]:

 

                               ,                             (3.30)

                ,

 

де ;  – коефіцієнт підсилення підсилювача на транзисторі VT2;  – коефіцієнти передачі струмів транзисторів VT1, VT2 у схемі з загальним емітером;  – вхідний опір транзисторів VT1 і VT2;  – диференціальний опір стабілітрона.

Окрім зменшення повільних флуктуацій транзисторний стабілізатор зменшує рівень пульсацій вихідної напруги, тобто можна сказати, що він виконує функції фільтра. Коефіцієнт згладжування пульсацій приблизно дорівнює коефіці­єнту стабілізації.

Підсилювач у розглянутому КСН живиться нестабілізованою напругою, тому це призводить до появи певної нестабільності і вихідної напруги. Для її зменшення напругу на резистор R1 подають від додаткового стабілізатора або замість резистора вмикають генератор струму (рисунок 3.18) [8, 7], де генератор струму утворюється елементами VD1, R1 R2, VТ1. Крім стабілізації струму, таке рішення веде до збільшення коефіцієнта підсилення підсилювача постійної напруги на транзисторі VТ3.

 

 

Рисунок 3.18 – Схема стабілізатора напруги з генератором струму

 

Тут застосована також температурна компенсація змін напруги стабілітрона VD2. Мається на увазі, що його ТКН позитивний. Елементами термокомпенсації є діоди VD3, VD4, які увімкнені у прямому напрямі. ТКН діодів від’ємний. При збільшенні температури від’ємна напруга на емітері VТ3 збільшується, що призводить до його закриття. Однак зменшення падіння напруги на діодах VD3 і VD4, однакове по модулю і протилежне за знаком зміні напруги на VD2, призводить до того, що напруга на переході база-емітер VT2 залишається незмінною.

Якщо діод VD2 має від'ємний ТКН, то в дільник для забезпечення температурної компенсації можна увімкнути терморезистор.