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
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 |
' |
|
||
|
|
'д |
|
|
|
|
'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
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 , [Ку\, |
|||
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, ^вз—напряжение 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+А?19 )(АГ1в + Лд1) + А ? А ( ^ д | | ^ О с 1 ) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
1 + А & 9 |
|
|| |
/г,Ocl I |
|
|
|
|
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-.хх |
Г |
т |
"21э) \ " П б |
"Г" ^ЭД1 "Г ' \ 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