Файл: Дудич И.И. Самодельные радиоэлектронные устройства.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 148

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

выходе измерителя и проградуированному в единицах частоты. Стрелочный прибор имеет одну шкалу. В за­

висимости от положения

переключателя

П\ показания

прибора умножаются на

1,

10, 100 или

1000.

Принцип

работы прибора

основан

на

методе заря­

да—разряда

конденсатора.

Напряжение

измеряемой

частоты / изм. через конденсатор С{ поступает на базу транзистора Т\, детектируется и усиливается, затем подается на один из конденсаторов С3 — С6 . Резистор Ri служит для установки амплитуды напряжения изме­ ряемой частоты такой величины, чтобы транзистор не перегружался. Отрицательная полуволна напряжения измеряемой частоты заряжает один из конденсаторов Сз — С6 . Зарядный ток, проходя по рамке измеритель­ ного прибора, вызывает отклонение стрелки, пропорци­ ональное среднему значению зарядного тока.

В тот момент, когда на входе измерителя частоты бу­ дет положительная полуволна напряжения измеримой частоты, один из конденсаторов С2 — С5 разряжается.

Постоянные времени цепей заряда и разряда подо­ браны так, что при каждом цикле «заряд—разряд» конденсатор успевает зарядиться почти до полного на­ пряжения батареи и разрядиться до нуля. Можно счи­

тать, что заряд

конденсатора

Q = CU6.

Весь ток

заря­

да протекает через измерительный

прибор за

время

одного периода

измеряемой

частоты

«Т изм.».

Сред­

няя

сила

тока, протекающего через

прибор,

равна:

 

 

I ~

~т

=

fu3M. CUб

)

 

 

 

 

 

1 изм.

 

 

 

 

 

где

С —

емкость

одного

 

из конденсаторов (С 2 — С5 ),

і/б

— напряжение батареи питания Z>i

(22,5

в).

Емкость

конденсатора

и напряжение

батареи при

измерениях не изменяются, следовательно, величина тока, проходящего через прибор, зависит только от из­ меряемой частоты / изм.

Резистор # 7 служит для корректировки показаний прибора при градуировке.

Прибор монтируется в небольшой металлической ко­ робке, на лицевую панель которой выводятся все элементы управления и стрелочный индикатор.

Для настройки прибора необходимо воспользоваться образцовым или другим точным генератором промыш­ ленного изготовления.

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ КРЕМНИЕВЫХ СТАБИЛИТРОНОВ

На участках производственного контроля все большее место занимают специализированные контрольно-изме­ рительные приборы, с помощью которых контролируют параметры комплектующих элементов перед включением их в схему. Наряду с транзисторами широкое примене­ ние в радиоэлектронной технике получили кремниевые стабилитроны. Поэтому изготовление устройства, по­ средством которого можно производить их проверку, весьма желательно там, где такой контроль носит мас­ совый характер.

Кратко о методических указаниях, касающихся теоре­ тического обоснования свойств и практического приме­ нения кремниевых стабилитронов.

Кремниевые стабилитроны работают в необычном для полупровод­ никовых приборов режиме «пробоя». Любой кремниевый диод при некотором достаточно большом значении напряжения, прило­

женном в

запирающем

направлении,

начинает

проводить.

Если

это происходит в обычном выпрямителе,

где не

принято

никаких

мер к ограничению обратного тока через

диод,

последний

быстро

выходит из строя из-за перегрева р—п

перехода. Однако,

если

мощность,

рассеиваемая

р—п переходом,

не превышает допустимой,

диод сохраняет работоспособность. Величина напряжения, при котором происходит «пробой», зависит от толщины р—п перехода.

Для обычных выпрямительных кремниевых диодов

максимально

допустимое обратное напряжение выбирается в 1,5—2

раза меньше

напряжения «пробоя» (например, для диодов Д211 с

допустимым

обратным напряжением 600 в напряжение пробоя имеет величину 1000—1200 в).

В кремниевых стабилитронах (КС) р—п переход значительно тоньше, чем у обычных диодов, и «пробой» происходит при напря­ жениях от единиц до 150—200 в,

Вольтамперная характеристика КС приведена на рис. 53. Для положительных напряжений она полностью соответствует харак­ теристике обычного диода.

При малых отрицательных напряжениях, вплоть до достижения

напряжения

«пробоя», ток

через

КС практически

отсутствует.

После «пробоя» через КС протекает

значительный

ток, причем при

изменении этого тока в достаточно

широких пределах

напряжение

на КС остается практически постоянным.

 

 

 

Кремниевые стабилитроны

характеризуются следующими пара­

метрами:

 

 

 

Uст;

 

 

— напряжение стабилизации («пробоя»)

 

 

— статическое сопротивление

г с т ,

равное

отношению на­

пряжения на

стабилитроне к

току,

протекающему

через него:

^ст.. rcm— I '

'cm

 

 

 

 

те

Inp

 

 

 

 

ЗО

 

 

 

 

 

го

 

 

 

 

 

10

 

 

S

у

6

<, г о

 

 

 

Г

 

 

«4 0.6 в

 

 

\

 

 

го

 

 

 

 

 

10

Рис. 53. Вольтамперная ха­

\ли

 

 

30

рактеристика

кремниевого

 

 

 

стабилитрона.

 

• 1

 

1ст

т о

 

 

 

— динамическое (дифференциальное) сопротивление, равное отношению приращения напряжения на стабилитроне к соответ­

ствующему приращению тока

(рис.

53).

 

 

 

 

 

ГО

-

Мcm

 

 

 

—

добротность

стабилитрона

Q,

равная

отношению

статиче­

ского сопротивления к динамическому:

 

 

 

 

 

 

О-

' cm

 

 

 

 

 

 

 

Гд

 

 

 

—

допустимая мощность рассеивания Ртах>

равная

произведе­

нию

напряжения

стабилизации

на

максимально допустимый ток:

 

 

Ртах ** Ucm'

'cm

max''

 

 

—

температурный коэффициент

напряжения стабилизации

(т.к.н.) — величина, показывающая, насколько изменяется напря­ жение стабилизации при изменении температуры окружающего воздуха:

где Uti — значение напряжения стабилизации КС

при

темпера­

туре окружающей среды t\ (отличной от нормальной)

U«

— зна­

чение напряжения стабилизации КС при нормальной температуре

окружающей среды t0 (обычно / 0 = 2 0 ± 5 ° С ) .

 

 

 

 

 

Динамическое

сопротивление гд

зависит

как

от напряжения

стабилизации КС,

так и от тока, протекающего через стабилитрон.

 

Благодаря тому, что после «пробоя» вольтамперная характеристи­

ка

идет

почти параллельно

оси

токов

гд мало

и значительно мень­

ше

г cm-

Поэтому

величина

Q = 7 ^

значительно

больше

единицы.

Для обычных КС Q имеет порядок 150—200. Чем больше Q, тем

выше стабилизирующие свойства

КС.

 

 

 

 

 

от

Температурный

коэффициент

напряжения

стабилизации

зависит

напряжения стабилизации кремниевого

стабилитрсна.

 

tfl—< 1—1—0- •»

' ш ^ л С А

і ''Я*

|

Т

у

лі

і—0-J

^ и с ' Схема последовательного параметрического стабилизатора (ППС) на крем­ ьиевом стабилитроне.

Допустимая мощность рассеивания зависит от площади р—п перехода и конструкции стабилитрона.

Все КС обладают значительной емкостью

(несколько

сотен пф

для маломощных КС), которая зависит от

приложенного к ним

напряжения. Это позволяет применять КС в

качестве

переменной

емкости, управляемой постоянным напряжением. Эквивалентная добротность таких «конденсаторов» имеет величину 40—50 в диапа­ зоне от 0,1 до 10—15 мгц.

Основное назначение КС — работа в схемах параметрических стабилизаторов напряжения, которые могут собираться по после­ довательной (рис. 54) или мостовой (рис. 55) схеме. Возможна также комбинация обеих указанных схем.

Основной параметр стабилизаторов напряжения — коэффици­ ент стабилизации Кет.' . показывающий, во сколько раз изменение напряжения на выходе \U вых меньше вызвавшего его изменения напряжения на входе стабилизатора Д£/вх:

 

 

 

 

 

Швх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кст~Швых

 

 

 

 

 

Для последовательной

параметрической схемы

(рис. 24)

Кст

определяется

выражением:

 

 

 

 

 

 

 

 

Jem

Гд+RH

 

K*+rd+RH

 

 

 

Кст ~'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+RN

 

 

где R Ь

—

балластное

сопротивление;

Ян

—

сопротивление

на­

грузки; г с т

— статическое сопротивление

стабилитрона; гд

—

динамическое

сопротивление

стабилитрона.

 

 

 

Если

принять

R H >

г с т

и # 5 > r c m ,

то:

 

 

 

 

 

 

 

 

-<?•

 

 

 

 

В реальных схемах, когда

R н, Rb

и гс т

сравнимы, КСт имеет

величину

порядка

40—60.

Соединяя

последовательно несколько

каскадов стабилизации, можно получить высокий общий коэффи­

циент стабилизации

— порядка 1000

для 2 каскадов

стабилизации

и порядка 30000 для 3 каскадов.

 

 

Для мостового

параметрического

стабилизатора

напряжения

(рис. 25) коэффициент стабилизации определяется выражением:

Чет

Я\Я->

' Vdx

гд • Ri-Rt • R3'

Если мост сбалансирован, то есть выполняется условие гд 'Яг*

Рис. 55. Схема мостового стабилизатора на кремниевом стабилитроне.

•0 •

Если одно из сопротивлений мостовой схемы (в том числе, Гд ) изменится на 5% от значения, необходимого для выполнения точ­

ного баланса моста,

Кст падает

до

1000. В

реальных

)

схемах, с

учетом зависимости

параметров

КС

(в том

числе гд

от тем­

пературы и тока, протекающего через него, для однокаскадной мостовой схемы удается получить Кст =3004-500.

Следует отметить, что Кст мостовой схемы зависит от харак­ тера процесса изменения входного напряжения: если хорошо сгла­

живаются

медленные изменения напряжения, то резкие скачки, а

тем

более

пульсации,

сглаживаются

в несколько

раз

хуже. Это

связано

с

зависимостью

гд

от

частоты:

для

стабилитрона

Д808

при

токе

5 ма для

медленных

изменений

тока

гд =5

ом,

а для

частоты 50 гц — порядка

1,5 ом.

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим кратко другие возможности применения КС.

 

Схемы

защиты от перенапряжений. На рис. 56 дан пример

приме­

нения КС для защиты от перегрузки измерительного

прибора (ИП).

Схема рассчитывается

таким

образом,

чтобы при нормальной

рабо­

те напряжение на КС) было на 30—40% ниже его напряжения стабилизации. При этом сопротивление КС велико (порядка не­ скольких мегом) и не оказывают влияния на работу схемы. При повышении напряжения (например, неправильный выбор диапазона измерения) стабилитрон начинает проводить, и излишек напряжения

гасится на сопротивлении

за счет

увеличения тока. При этом

защищаемые элементы перегружаются

незначительно.

Схемы «растягивания» шкалы» вольтметра. Пример применения КС

для

«растягивания» шкалы

дан на рис. 56. При этом

напряжение

стабилизации

КС2 должно

быть равно

или несколько

меньше

ми­

нимального измеряемого напряжения, а сопротивления

R <?,

и

R д2

выбираются так, чтобы при максимальном измеряемом

напряжении

(U

изм. max)

стрелка ИПІ отклонялась на

конечную

отметку

шкалы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я а . + Л а . -

Uизм. max—UKC2

 

 

 

 

 

 

 

-ЩЇ

'

 

 

 

 

где I max — ток полного отклонения

прибора

ИП1. Растягивание

шкалы

достигается тем, что к ИП1 прикладывается разность изме­

ряемого

напряжения и напряжения стабилизации KCj.

 

 

 

Пороговые схемы. Свойство КС резко переходить из непроводя­ щего состояния в проводящее при достижении напряжения стаби­

лизации используется в различных пороговых

устройствах. На

рис. 57 реле Я| срабатывает, когда напряжение

Овх

превышает

напряжение стабилизации КС.

 

 

Схемы смещения. Благодаря низкому значению гд кремниевых стабилитронов даже на самых низких частотах, он эквивалентен

Ш И. И. Дудич.

145

 

Смотрите также файлы