Файл: Белопольский, И. И. Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
повторения импульсов, причем при увеличении напря жения и время Ті (время паузы) уменьшается с увели чением Т3 (времени импульса), а при уменьшении на пряжения и — значение Ті увеличивается, а Т3— умень шается. Это способствует увеличению стабильности напряжения на выходе стабилизатора, так как среднее за период значение сигнала, воздействующего на регу лирующий элемент, будет увеличиваться с увеличением выходного напряжения стабилизатора и уменьшаться с его уменьшением. При этом в первом случае регули рующий элемент будет находиться в закрытом состоя нии в течение большого времени (по сравнению со вто рым случаем). Из выражения (79) видно, что Ті— >-оо, когда и приближается к ііЯи.
Для обеспечения нормальной работы генератора не обходимо, чтобы
u>iiRn. |
|
|
Таким образом, с учетом (78) |
и (79) должно выпол |
|
няться условие |
|
(88) |
u>iiR + Ui. |
|
|
Подобным же образом из уравнения (87) видно, что |
||
Тз— *оо, если |
|
|
Ни— и, I а, — и_п |
(89) |
|
Ядз -П ,*« |
|
|
|
|
|
Решая (89) относительно и и |
подставляя результат |
|
в уравнение (81), получаем условие, при котором еще сохраняется устойчивая работа генератора в виде
и izR Uz. |
(90) |
Соединяя уравнения (88) и (90), получаем: |
|
iiR^Ui^u^izR-^Uz. |
(91) |
Если R— Ю, то можно записать: |
|
Ui<U<Ü2. |
|
Это соотношение является одним из условий, необхо димых для возникновения генерации. С другой стороны, если в (91) обе части неравенства равны между собой, то колебания прекратятся.
Отсюда находим максимальное значение R из урав нения
iiR + Ui= izR + Uz.
11 6
В результате получим следующее выражение для определения величины R:
^ = |
Н-- 12 |
(92) |
|
|
|
Принцип работы измерительного элемента |
заключа |
|
ется в возникновении генерации при подаче на генера тор с выхода стабилизатора напряжения и> и1+ ііЯ, что обеспечивается соответствующим построением прин ципиальной электрической схемы стабилизатора, и сры ве колебаний при u < U y + iyR. Таким образом, напряже ние и, при котором генератор запускается, будет равно:
и |
=иу-Г iyR +ІДц, |
(93) |
где Аи — приращение |
напряжения, |
обусловливающее |
возникновение (при -НАи )или срыв (при —Аи) колеба ний генератора.
Но в стабилизаторе после запуска генератора про изойдет понижение выходного напряжения, а следова тельно, и понижение напряжения и до значения:
u = Ui+ iyR—Аих
что нарушает одно из необходимых условий работы ге нератора, в результате чего происходит срыв генерации. Далее цикл будет повторяться. В результате на выходе стабилизатора напряжение колеблется в пределах
£ Вых = |
(«, + ІЯ ± Аи) 4-> |
(94) |
где а — коэффициент |
деления делителя |
выходного на |
пряжения, подключенного к выходу стабилизатора. |
||
Выходное напряжение стабилизатора |
можно регули |
|
ровать в широком диапазоне путем изменения коэффи циента а. Напряжение, снимаемое с выходного делителя стабилизатора іRit R2 (рис. 62,а), может быть представ
лено в |
виде источника питания релаксационного |
гене |
ратора |
и с внутренним активным сопротивлением |
R = |
=R iR2 /(Ri +R2 ) (рис. 62,6). |
|
|
Следовательно, при выборе сопротивления делителя должно выполняться условие (92), а в случае стабили зации напряжений в пределах 0,2—0,5 в необходимо также учитывать и выражение (88).
Для получения высокой стабильности выходного на пряжения и малых выходных пульсаций частота пере ключения релаксационного генератора должна выби
117
раться достаточно высокой; при этом скважность им пульсов должна быть небольшой, так как в этом случае мощность генератора, отдаваемая в нагрузку, будет увеличиваться.
Для определения длительности периода колебаний релаксационного генератора может быть предложена следующая последовательность расчета [Л. 20].
L
Рис 62. К расчету выходного делителя стабили затора напряжения.
а — принципиальная электрическая схема; б — схема за мещения.
1)Выбирают туннельный диод и определяют его параметры i'i, k, щ, и2, из, Ut по вольт-амперной харак теристике (рис. 58,а).
2)Выбирают сопротивление R на основании (92)
ис учетом (88).
3)Определяют диапазон и, при котором возможен запуск релаксационного генератора, на основании урав нения (91).
4)Задаваясь временем Гі или Тз, определяют зна
чение индуктивности с помощью уравнения (79) |
или |
|||
(87) соответственно. |
генератора, равная /ген~ |
|||
Частота |
переключения |
|||
~ І І { Т і + Т 3) , |
определяется |
частотными |
свойствами |
ре |
гулирующих транзисторов. |
является |
одним из основ |
||
Измерительный элемент |
||||
ных элементов стабилизатора. Качественные показатели стабилизатора определяются в основном показателями измерительного элемента, важнейшими из которых яв ляются высокая чувствительность, стабильность пара метров во времени и при изменении внешних факторов, воздействующих на измерительный элемент, особенно температуры.
118
Поскольку стабили |
|
|
затор работает в клю |
|
|
чевом режиме, то его |
|
|
выходное |
напряжение, |
|
а следовательно, и на |
|
|
пряжение |
на генерато |
|
ре и имеет помимо 'по |
|
|
стоянной |
составляю |
|
щей также переменную |
|
|
составляющую пульси |
|
|
рующего |
характера |
|
(рис. 63). |
/коэффициент |
Рис. 63. К расчету коэффициента пе |
Пусть |
редачи измерительного элемента. |
|
. деления /выходного де |
воздействия дополнительных |
|
лителя <х=1, и /без учета |
||
дестабилизирующих факторов мы имеем на выходе ста билизатора постоянную составляющую выходного на пряжения, равную Евых, и переменную составляющую, равную 2АеВЫх.
Тогда время изменения выходного напряжения от
точки А до точки Б можно определить по формуле |
|
(£„х Евых) (і е ) — А^вых> |
(95) |
где Еих и £вых — входное и выходное напряжение ста билизатора; 2'Девых — двойная амплитуда переменной составляющей выходного напряжения; т=!/?ЭквСп— по стоянная времени, определяемая емкостью нагрузки Сн
иэквивалентным сопротивлением в цепи заряда этой емкости, величина которого определяется сопротивле нием параллельно включенных сопротивлений делителя
инагрузки в номинальном режиме.
Сдостаточной для практических расчетов точностью можно положить, что время заряда емкости и время ее разряда в интервале Левых примерно одинаково. Тогда можно определить длительность пачки импульсов Гп,
вырабатываемых генератором для поддержания выход ного напряжения в пределах заданной нестабильности, по формуле
Tn=2t. (96)
Пусть теперь под действием дополнительных деста билизирующих факторов нестабильность выходного на пряжения возросла до значения ДЛ^ых. Тогда время изменения выходного напряжения от точки А' до точ-
119
ки Б' будет равно iZ+iA'/1 и может быть определено из
выражения
і+М\
(ЕаУ. — £ вых) I 1 — е х ) = №*ux+'Aemx (97)
и длительность пачек импульсов будет равна:
7'п+'А7п= 2( і +А'0.
Если предположить, что период Т колебаний гене ратора не изменяется при незначительном изменении питающего его напряжения и, то можно определить чис ло импульсов в пачках как в первом случае, так и во втором.
Число импульсов в пачке в первом случае равно:
л . = Т - |
(9 8 ) |
Число импульсов в пачке во втором случае равно:
п. |
__ 2 (t + М) |
(99) |
|
Т |
|
Но числу импульсов в пачке пі соответствует среднее значение напряжения на выходе генератора щ-і, а числу импульсов п-і—Ий. Тогда изменение напряжения на вы ходе генератора можно записать в виде
Дцг = цГ2 — ttri = То --ГІ2 ~~п'^ . |
(100) |
,Ll |
|
Среднее значение «гі может быть |
определено сле |
дующим выражением: |
|
U r i — flifTaU r.M aKC t |
( 101) |
где f — частота повторения пачек импульсов; «г.макс — амплитудное значение напряжения на выходе генера тора.
Окончательно имеем:
іДЫг = І/( Я 2 — Пі ) Т зЫг.макс- |
(1 0 2 ) |
Коэффициент передачи измерительного |
элемента |
определяется как |
|
ь — |
|
ИЗ~ Д £„их* |
|
Окончательно с учетом выражений (95), |
(97), (102) |
и коэффициента деления делителя выходного напряже но