Файл: Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.07.2024

Просмотров: 95

Скачиваний: 0

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

1.

Напряжение стабилитрона КС\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^кс1 EKZI

(34-5)

В,

 

 

 

где

EK0Z

— £«сэ

напряжение

стабилитрона

в

цепи

эмиттера

•исполнительного

транзистора.

 

 

ток стабилитрона КСи

2.

Сопротивление,

ограничивающее

при токе

/ К с 1 ~

Юч-15 мА:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ ?

s =

 

Т0Т-15— л

0

л

 

 

 

3.

Сопротивления

в цепи эмиттера

и коллектора Г2 :

 

 

Л - ( 0 + / К < 2 ) '

J « ( » ~ * K ( 2 , '

 

 

 

 

 

 

 

/<4 =

 

и п Л ,

_- с б э

л - к с 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*КЗ 'ос max

 

 

 

 

где

 

— сумма

напряжений

змиттерных

переходов ис­

 

 

 

полнительного

и согласующих

транзисторов;

/ б с т а х ~

и ""с

Т

0 К

базы

согласующего транзистора,

подклю-

 

 

Л 2 1 э Л 2 1 э

ченного

на выход

усилителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Делитель обратной

связи:

 

 

 

 

 

 

 

 

п

__ UnN ~

£

к с 1

.

D

 

 

£KCI

 

п

( ° > 3

° ' 4 ) £ K C I

 

^xi

7

 

 

>

 

7

,

*<п •—

 

7

'

 

 

 

 

 

 

 

'я.

 

 

'д.

 

 

где / д = 10^-20 нА —ток делителя обратной связи. Коэффициент передачи делителя при холостом ходе

Выходное сопротивление

Яш = № + 0,5^п ) || (R, + 0,5ЯП )

Г л а в а IV. Р А С Ч Е Т П О К А З А Т Е Л Е Й С Т А Б И Л И З А Т О Р А

§ 1. ОБЩИЙ ПОРЯДОК РАСЧЕТА. ОБОЗНАЧЕНИЯ

Основные эксплуатационные показатели стабилизатора: ста­ тическая погрешность (интегральная и по каждому возмущению отдельно), коэффициент стабилизации, выходное сопротивле­ ние определяются на заключительном этапе проектирования. Динамические показатели стабилизатора — переходные и частот­ ные характеристики — обычно определяют экспериментально при испытаниях опытного образца, так как аналитические методы

90


2 1э,

расчета недостаточно разработаны, громоздки и неточны из-за трудности учета малых паразитных параметров — распределен­ ной емкости и индуктивности монтажа, реактивных параметров транзисторов в рабочей точке и т. д.

Общий порядок расчета статических показателей сводится

кследующему.

1.Определяют входные и выходные сопротивления отдель­

ных каскадов при номинальном режиме

UZ = U.N\ /Н =

/ИДГ ;

Поскольку из-за внутренней обратной

связи, присущей

тран­

зисторам, входное сопротивление каждого каскада зависит от нагрузки, а выходное —от внутреннего сопротивления источника сигнала, расчет входных сопротивлений ведется последовательно

от

выхода

стабилизатора (исполнительный

каскад) к

входу,

а

расчет выходных сопротивлений — от входа

(делитель

обрат­

ной связи)

к выходу.

 

 

2.Для каждого узла находят коэффициент усиления управ­ ляющего сигнала и коэффициенты передачи возмущений.

3.В соответствии со способом питания усилителя сигнала ошибки по напряжению (УПТ) и схемой стабилизатора опре­ деляют возмущения, приложенные к отдельным узлам.

4.На основании системы уравнений, описывающих отдель­ ные узлы стабилизатора, находят общее уравнение для расчета погрешности стабилизации.

На этом этапе определяется структура соотношений для рас­ чета общего коэффициента петлевого усиления, коэффициентов передачи возмущений для системы в разомкнутом и замкнутом состоянии, коэффициента стабилизации и выходного сопротив­ ления.

Уравнение стабилизатора, в обобщенной форме было рас­ смотрено в гл. I (соотношение 1). Применительно к конкретным схемам стабилизаторов видоизменяются лишь формулы для рас­ чета общих коэффициентов петлевого усиления /СР, коэффициен­ тов передачи возмущений со стороны основного энергетического выпрямителя Q D b источника питания усилителя сигнала ошибки Q B 2 И выходного сопротивления стабилизатора при разомкнутой обратной связи RiV.

Вэтой главе будут приведены расчетные соотношения, ха­ рактеризующие как показатели отдельных каскадов, так и ти­ повых схем стабилизаторов, рассмотренных в главе П.

Врасчетных соотношениях использованы /г-параметры тран­

зисторов /*22э (схема ОЭ) и /гИ б, /г12б (схема ОБ), которые либо приводятся в справочниках непосредственно, либо проще всего определяются по семействам статических характе­ ристик транзисторов. Индексы сверху будут обозначать транзи­ стор, к которому относятся данные ft-параметры. Поскольку разброс параметров велик, расчет носит оценочный характер.

91


В зависимости от постановки задачи такая оценка может быть либо усредненной, либо мажорантной (при наивыгоднейшем со­ четании параметров), либо миноратной (при наиболее неблаго­ приятном сочетании параметров).

Большей частью оказывается достаточным выполнить расчет по средним (наиболее вероятным) значениям параметров. Однако при проектировании стабилизаторов для серийного вы­ пуска, когда индивидуальная настройка практически исключена; целесообразно уже на стадии расчета определить границы раз­ броса сверху (мажорантная оценка) и снизу (мшюрантная). Это позволит сделать достаточно точное заключение о пригод­ ности выбранной схемы.

В расчетных формулах будут использованы следующие обо­

значения: Ту, (Туи

Ту2), Тс,

(TCi, Тс2), Ttl — транзисторы усили­

теля

сигнала ошибки, согласующие и исполнительный;

/<у , у\,

Ку2),

Кс, (Kci, Kd),

Ки — коэффициенты усиления и

передачи

сигнала, поданного

на

базу

соответствующего транзистора.

Если имеется в виду сквозной коэффициент усиления, т. е. коэффициент усиления э. д. с. источника сигнала, то добавляется индекс «Е». Например, КУЕ — коэффициент усиления э. д. с. сигнала ошибки; Ку — коэффициент усиления напряжения си­ гнала ошибки; Qy , (Qy l , Qy 2 ), Qc , (Qci, Qc2), Qn — коэффициенты передачи возмущений, действующих в коллекторной цепи соот­

ветствующего транзистора; Riy, (Riyu

Rm),

Ric,

(Ricl,

Ric2),

Rin

выходные сопротивления каскадов; Roy,

(#0 yi.

Roy2),

Roc,

(Roc\,

Roco), Ron — входные сопротивления

каскадов;

КУп,

Фу д ,

/\\ у д ,

^?од параметры каскада с динамической

нагрузкой;

/СДЕ,

ЛД —

коэффициент передачи делителей обратной связи при холостом ходе (/СДЕ) И В нагруженном состоянии; /?,-д— выходное сопро­ тивление делителя обратной связи; /?д1 — дифференциальное

(динамическое) сопротивление задающего стабилитрона в ра­ бочей точке; £ n i, Rm — напряжение холостого хода и внутреннее сопротивление основного выпрямителя; Ев2, Rv2 — напряжение холостого хода н внутреннее сопротивление выпрямителя, пи­ тающего усилительный каскад; £ в з, ^взнапряжение холо­ стого хода и внутреннее сопротивление выпрямителя, питающего задающий стабилитрон в низковольтных стабилизаторах; Екс2, Rn2 — напряжение и дифференциальное сопротивление стабили­ трона, используемого для стабилизации напряжения питания УПТ; ^ксз. #дз те же параметры стабилитрона, используемого для предварительной стабилизации напряжения питания задат-

чика

в низковольтных

стабилизаторах;

тк с , т г , у д [мВ;0С]

ТКН задающего стабилитрона, транзистора

Ту и диодов

схемы

термокомпенсации; r1 T ,

Wi — сопротивление

и число витков

пер­

вичной

обмотки силового трансформатора;

W2—число

витков

вторичной обмотки трансформатора, питающей основной выпря­ митель В\\ W3 — число витков обмотки, питающей вспомога92


тельный выпрямитель питания УПТ В2; WT — число витков об­ мотки, питающей вспомогательный выпрямитель в низковольт­ ных стабилизаторах; я п — число исполнительных транзисторов, включенных параллельно; /?.s — сумма выходных сопротивле­ ний исполнительного, а также согласующего и усилительного каскадов, приведенных к выходу стабилизатора; /?,-р — общее выходное сопротивление стабилизатора при разомкнутой обрат­ ной связи с учетом внутреннего сопротивления выпрямителя ВХ; QB\, Q B2 — коэффициенты передачи возмущений при разомкну­ той обратной связи со стороны питания силовой и усилительной части схемы; хП с коэффициент стабилизации параметричес­ кого стабилизатора, питающего УПТ; •/- = ^—— : -jj-^1 коэффи-

цпент стабилизации; /?,с т —выходное сопротивление стабили­ затора.

§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТДЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ

Схемы с однокаскадными усилителями сигнала ошибки

 

 

 

 

Входные сопротивления

 

 

 

 

 

/ ? о п ^ ( 1

+ А 5 , 9

1

Лив +

Ш

+

/?•

 

 

 

 

 

Roc2 ~

 

О + tlfi3)

( / ? П б + Rnco), Г Д е R„c2

=

R32 II

Ro„\

 

Rod «

(1 + hll)

{hue

+

Rnci),

где

 

Rucl

=

R3l

||

Rac2;

Для каскада с динамической

нагрузкой

УПТ

(обозначения

рис.

11.5, г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

_

0?19 )(АГ1в + Лд1) + А ? А ( ^ д | | ^ О с 1 )

 

 

 

 

 

 

1 + А & 9

 

||

/г,Ocl I

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-.хх

Г

т

"21э) \ " П б

"Г" ^ЭД1 ' \ д б

 

 

 

 

 

 

 

Л 2 2 э

( Л

П б + /?эд)

+

!lm!l2l3

 

 

 

RAU

— дифференциальное

прямое

сопротивление диода

До.

 

 

 

 

Выходные

сопротивления

 

 

 

 

 

 

 

Ru =

(Ri

+ 0,5Rn)

|| (У?Г

+

0,5/?П );

 

 

 

Afiy -

к

II Rty,

Г Д С

Л-/ у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ г 1 2 б / г 2 1 э i л 2 2 э ^ / д

 

93