петель замыкается через усилитель, который на схемах показан как идеализированный четырехполюсник с характеристикой вход-выход вида рис. 8.2, б, а вторая возникает из-за того, что выходное напряжение воздействует на эмиттер триода непосредственно, так как оно приложено к этому электроду.

Входная цепь усилителя вместе с опорным источником образует в данной схеме цепь сравнения. Напряжение подпитки выхода усилителя Еп отличается от опорного Е^п на величину исходного смещения регулирующего транзистора. Возрастание выходного напряжения по сравнению с опорным на AU, вызванное увеличением входного напряжения /S.E, приведет из-за действия первой цепи обратной связи к появлению на базе транзистора некоторого запирающего напряжения kyAU (ky - коэффициент усиления усилителя) и из-за действия второй петли, к повышению напряжения на эмиттере на AU.

Таким офазом, полное подзапирающее напряжение оказывается равным

ДС/зап = А^/(у+1). (8.3)

Изменение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора из-за даваемого им усиления много больше, чем подзапирающее напряжение: ...

АС/,р = k,p AU {ky+ 1) > AU {ky + 1). (8.4)

Так как согласно (8.1) все изменение входного напряжения распределяется между транзистором силовой цепи и выходом, установившаяся нестабильность выходного напряжения оказывается малой:

AU = AE/[l-iKp{ky+l)]. (8.5)

Если даже первая петля обратной связи разомкнута, т. е. ky = О, то благодаря действию второй петли обратной связи стабилизатор сохраняет часть стабилизирующих свойств. При большом усилении усилителя (ky 1) основной оказывается первая петля обратной связи и ею определяются в этом случае все свойства стабилизатора.

Выходное напряжение рассмотренной схемы стабилизатора практически равно опорному. Поэтому с ее помощью нельзя получить выходное Напряжение более стабильное, чем опорное. ; В этой связи необходимо отметить особенности режима работы источника опорного напряжения в схеме стабилизатора. Через него не протекает ток нагрузки. Если в качестве опорного источника применен стабилитрон, то в силу подчеркнутой особенности на нем получается более постоянное напряжение, чем в том случае, когда он непосредственно стабилизирует напряжение на нагрузке. Это и позволяет получить высокостабильное напряжение на выходе стабилизаторов с последовательным включением транзистора^ и выходное сопротивление, меньшее выходного сопротивления опорного источника.

Нестабильности выходного напряжения, вызываемые изменениями напряжения подпитки АЕ и нестабильностью триода силовой цепи при большом ky, оказываются значительно меньшими нестабильности,

вызываемой опорным источником и дрейфом характеристики усилителя.

Чтобы получить на выходе стабилизатора напряжение, отличающееся от опорного, необходимо в цепь сравнения ввести делитель напряжения. При выходном напряжении, большем опорного, делитель следует включать в цепь выходного напряжения. При обратном соотношении напряжений делитель включается в цепь опорного или дополнительного источника.

В схеме с параллельным включением транзистора (рис. 8.4) делитель (резисторы jRi и R) подключен к выходным зажимам, напряжение с него подается на базу триода. Источник опорного напряжения включен в цепь эмиттера.

Управляющее напряжение (напряжение база-эмиттер) в этой схеме

,UyupURARi+R2)-fJou, (8.6)

а его изменения, вызванные уходом выходного напряжения,

AU,pAUR,/{R + R2). (8.7)

В первом приближении изменение коллекторного тока можно представить как - .

AISAUyp, . (8.8)

где S - крутизна характеристики транзистора.

Подставив соотношения (8.7) и (8.8) в уравнение (8.2), ойределяю-щие напряжение на резисторе силовой пени R, получим

{AE-AU)/R,=Ah + AUSR2/iRi + R). - . (8.9)

Здесь А/н = AtZ/jRjH-прирост тока нагрузки, вызванный возрастанием выходного напряжения стабилизатора, обратно пропорциональный дифференциальному сопротивлению нагрузки

Из уравнения (8.9) находим нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением входного напряжения АЕ, .в виде

А^ А£я.1/[1 + 1 + ]. (8.10)

Чем больше крутизна характеристики транзистора и сопротивление резистора силовой цепи R, тем выше стабилизирующие свойства схемы.

Управляющее напряжение по величине намного меньше опорного и выходного. Поэтому, опустив его в соотношении (8.6), получим

t/ton(l + W2, (8.11)

что показывает примерную величину выходного напряжения рассматриваемой схемы.

В данной схеме опорный источник (стабилитрон) включен в силовую часть стабилизатора, изменения его тока почти равны изменениям тока нагрузки. Поэтому выходное сопротивление стабилизатора с па-

раллельным включением триода не может быть меньше выходного сопротивления источника опорного напряжения, а коэффициент стабилизации всегда хуже, чем у схемы, составленной из резистора и стабилитрона.

Влияние выходного сопротивления источника опорного напряжения (стабилитрона) в схеме стабилизатора с параллельньм включением триода на ее показатели не исчерпывается сделанным замечанием. Выходное сопротивление опорного источника создает дополнительную

внутреннюю отрицательную обратную связь, уменьшающую усиление транзистора.

Изменение тока коллектора A/.jp, который в этой схеме протекает через опорный источник, вызывает изменение напряжения на нем, равное Г/опД/.,р. Это напряжение прикладывается к эмиттеру транзистора с такой полярностью, что действует навстречу первопричи-не (приоткрывает при уменьшении тока) и, таким образом, уменьшает усиление транзи-стора.

В схемах, удачно сочетающих положительные качества двух рассмотренных схем ста-. билизаторов (рис. 8.5), применяют и делители напряжения, и усиление по напряжению. Так, транзистор Г, является усилителем напряжения, а резистор Rg - его нагрузкой.

. Изменения выходного напряжения, ослабленные делителем напряжения, но усиленные затем усилителем, подводятся к управляющему промежутку последовательного транзистора регулируемого сопротивления (Гг) и меняют падение напряжения на нем, что и стабилизирует выходное напряжение. Источник опорного напряжения в этих схемах разгружен, так как по нему протекает лишь ток усилителя напряжения, значительно меньший тока нагрузки, поэтому подобные стабилизаторы позволяют получить очень высокий коэффициент стабилизации и малое выходное сопротивление.

Для улучшения показателей схем стабилизаторов, особенно при выполнении их на полупроводниковых триодах, применяют многокаскадные усилители.

Рис. 8.5

§ 8.2. Принципы работы импульсных стабилизаторов

В линейном стабилизаторе избыток мощности, отдаваемой первичным источником, в сравнении с мощностью, потребляемой нагрузкой, вьщеляется в самом стабилизаторе, а точнее - в его силовой цепи. Это обусловливает выбор транзисторов силовой цепи по допустимой мощности рассеяния и в конечном итоге определяет габариты и массу стабилизатора.

В стабилизаторах с импульсным регулированием регулируемое сопротивление заменяется ключом, что сводит до минимума рассеиваемую в нем мощность. Замыкаясь й размыкаясь, ключ то подсоеди-