Если, как это бывает для большинства стабилизаторов, /?вых Ri , то коэффициенты, стоящие при различных Д^, и являются соответствующими нестабильностями. Упростим выражение для коэффициентов нестабильности.

Нестабильность по выходному выражению

kEi. = AU/AEi g (Гб + +1/,)/(1 + р) + (Гб + п,) g . (10.33)

Первое слагаемое здесь отражает нестабильность, получающуюся из-за небесконечного усиления транзистора, а второе из-за внутренней связи в транзисторе создаваемой проводимостью gg (прямой связи). Нестабильность по напряжению питания стабилитрона £2

Нестабильность по э. д. с. стабилитрона

Упрощения в последних выражениях проведены также на основе малости проводимостей g и g-,;6 и большой величины р.

Из полученных выражений ясно, что выходное сопротивление получается значительно меньшим относительно небольших сопротивлений моделирующей схемы транзистора и \/g и внутреннего сопротивления стабилитрона г/, т. е. имеет малую величину. Все. нестабильности, кроме AV/AE, получаются значительно меньшими единицы, что аналитически показывает принадлежность рассматриваемой схемы к классу стабилизаторов напряжения. Нестабильность выходного напряжения по опорному AU/AE практически равна единице. Это является следствием того, что в рассмотренной схеме стабилизатора величина выходного напряжения определяется практически полностью величиной опорного напряжения, так как

и^Е,-и . (10.36)

Рассмотрим теперь простейший транзисторный линейный стабилизатор тока. Его схема (рис. 10.12, с) содержит силовой транзистор Т^, опорный стабилитрон Д^, эталонный резистор и резистор подпитки стабилитрона R. С помощью стабилитрона в данной схеме поддерживается постоянным падение напряжения между точками А и Б, т. е. сумма падений напряжений на эталонном резисторе (/э/?э) и промежутке база-эмиттер силового транзистора (f/бэ)- Если выбрать /э/?э ббльшим, чем [7бэ> то падение напряжения на эталонном резисторе будет практически равно эталонному напряжению:

hEjR,. (10.37)

Таким образом, ток эмиттера будет мало зависеть от напряжения питания El, а ток нагрузки, являющийся в данном случае током коллектора транзистора, практически равен току эмиттера. Поэтому при колебаниях напряжения Ех и изменении сопротивления нагрузки ток

нагрузки будет оставаться почти постоянным. Это является основными свойствами стабилизатора тока.

Чтобы силовой транзистор оставался в линейном режиме, необходимо иметь напряжение первичного источника Ei больше выходного напряжения на величину (/ б + Неопределим дифференциальные показатели этой схемы стабилизатора тока. Воспользуемся эквивалентной схемой для приращений токов и напряжений (рис. 10.12,6). Заменив в ней элементы АЕ2, АЕэ, rt к R эквивалентным двухполюсником, так же как это было сделано ранее, получим более простую схему рис. 10.12, в. В ней г^э = = riR/{r, + R), N, = rt/in + R), N2 = R/{ri -f R). Выберем сле-

A R.

Рис. 10.12

дующие контуры для составления уравнений Кирхгофа: первый внешний контур, включающий сопротивления R, и \lg3 и источники АЕх и Д(/, второй - внутренний, включающий сопротивление R, VSs. б. is и источники Ы^Ь^Е^ и NAE третий - пусть проходит через источники АЕу, N2AE2, NAEg, AU п сопротивления Г/, Гб и 1/й^кб.

Токи, которые протекают по сопротивлениям, входящим в выбранные контуры, имеют следующие значения: ток, протекающий по R равен Д/ - Д/б, ток, протекающий по проводимости д^э, равен Д/ -

- А/б - (1 + Р)б'э§э и ток, протекающий по проводимости g, равен Д/б + (/б'эЯэ-

Уравнения Кирхгофа будут иметь вид:

- AEx-MJ = Д/ (R, + 1/g ) - А/б (/?, + l/g,J - и^э (1 + Р)gjgs,

N2 АЕ2 + Д^э = А/н/?э - Д/б (/?э + б + Пэ) + Убэ, (10.38) АЕ ~AU-N2 АЕ2 - АЕ, = Д/ [г^ + П,) + (Д/б + Ues g,)/g.6-

Определив из этой системы ток A/ , получим

А/ = (АЕ, - AU) 1-++- ZV! + М Вкэёкб [detgj

+ R++2+Jl + S} + {N2AE2 + N,AE,)x

gK3gK6[detd g[dey Г

Здесь [detj] обозначает детерминант решаемой системы:

I i?3(l+P)(>-6 + n3+l/gK6) . (10.40)

в решении (10.39), дающем соотношение всех дестабилизирующих факторов и вЁтзываемых ими нестабильностей, коэффициент, стоящий при At/, является выходной проводимостью стабилизатора. Упростив его, используя малость кэ и кб и Р 1, можем записать

П Вкь i+Rbgs [l+0+P)gK6/gK3] ЛПИП

l + Cr6 + - )ga l+i?agni+P)/[]+g3(-6 + n)]+i?3gK3-

Даже в упрощенном виде выражение для выходной проводимости сложно для анализа. Поэтому положим сопротивление эталонного резистора равным нулю. Тогда

Свь,х = 0, ,41 +(Гб + Гь)Ы== &. (10.42)

Таким образом, выходная проводимость стабилизатора тока при Rs = О получается равной выходной проводимости силового транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Эта проводимость невелика, и транзистор уже сам по себе неплохой стабилизатор тока, что видно из его выходных характеристик.

Теперь положим R = оо, тогда

, С, ,;кб. (10.43)

Следовательно, при сильной обратной связи по току, которую создает резистор R, выходная проводимость стабилизатора равна выходной проводимости силового транзистора, включенного по схеме с общей базой. Она значительно меньше проводимости g, и стабилизирующие свойства схемы при большом R становятся лучше. Для того чтобы выходная проводимость стабилизатора тока лишь немного превышала проводимость g, необходимо выбрать сопротивления резистора R из условия

3>fe/[gBgK6(l+P)]- (10.44)

Определим нестабильность тока нагрузки вызванную изменением входного напряжения Ei. Для этого положим в (10.39) АЕ2 = АЕ = О и At; = А/ /? .

Из получившегося уравнения найдем в явной форме

Д/ = AEJlRt, + R,] A£iG . (10.45)