ние /?э на основе теоремы об эквивалентном генераторе соответственно равны:

Ni (/со) = Gi/(Gi + Gi+jwC) = [Gi/(Gi + Ga)]/(1 + jaC/G,), (10.83)

G, = l/R, = Gi + Gi. (10.84)

Отношение комплексных амплитуд изменений выходного и входного напряжений определится для данной схемы так же, как и коэффициент нестабильности для схемы стабилизатора, приведенной на рис. .10.11. Поэтому, записав

U.kEiE. + k E, =E[kE + kEsN{Ml (10.85) где ksi и - коэффициенты нестабильности, определенные ранее выражениями (10.33) и (10.35),

0-1-Г

т

Рис. 10.28

Рис. 10.29

сглаживания пульсаций транзисторным

получим коэффициент фильтром:

q = U,E./iEoU) = {[l +em../Uo + U /U,]-[kE, + kE,N{ja)]}-\ (10.86)

Поскольку во всех схемах < 1, то первым слагаемым в последнем сомножителе знаменателя можно пренебречь, что позволяет записать

(10.87)

Полученное выражение и есть решение поставленной задачи. С его помощью легко установить, что коэффициент сглаживания транзисторного фильтра практически равен коэффициенту сглаживания фильтрующей цепочки, подающей напряжение на базу транзистора.

§ 10.8. Стабилизаторы тока с усилителями

Для питания электровакуумных приборов со стабильным постоянным магнитным полем (.ПБВ), для питания электромагнитов электронного микроскопа и других подобных устройств необходимо стабилизировать не напряжение на нагрузке, а ток, протекающий через спираль или обмотку электромагнита.

Изложенные ранее принципы позволяют построить стаоилизатор тока с усилителем по схеме рис. 10.30, в которой силовая цепь стабилизатора включена в цепь источника Е последовательно с нагрузкой и эталонным резистором R,. Усилитель обратной связи подключен к резистору кэ и таким образом схема, стабилизируя падение напряжения на эталонном резисторе, стабилизирует ток в нагрузке.

Стабильность тока нагрузки во времени определяется в основном стабильностью сопротивления эталонного резистора и дрейфом усилителя. При-изменении входного напряжения Е суммарное напряжение на нагрузке и эталонном резисторе изменится на

AUksiAE,

(10.88)

где определяется (10.52) как для стабилизатора напряжения.

- -0.

VksB

Рис. 10.30

Рис. 10.31

Для рассматриваемого стабилизатора тока Л^ = RJ{Rg -f- PJ и At/н = AURJiRa + э)> после подстановки в (10.88) дает

Дг/н = А/н/?н ksiAERJRNyky.

(10.89)

Это соотношение позволяет определить нестабильность тока нагрузки по входному напряжению:

.AIjAE = kEi,/RsNyky,

(10.90)

которая тем больше, чем меньше сопротивление резистора R,. Поэтому сопротивление эталонного резистора и приходится выбирать сравнимым с сопротивлением нагрузки, что ухудшает к. п. д. стабилизатора.

Для определения выходного сопротивления составляют уравнения для контурных токов Д/н и Д/к; из них находят AU/AI = -/?вых-Напряжение Д^ следует считать при этом равным нулю. Вычисления, подобные проводимым раньше, дают

.{l+kyNy)R,.

(10.91)

Для получения большого выходного сопротивления, свойственного стабилизатору тока, величину NykyR необходимо выбирать как можно большей.

§ 10.9. Пример расчета линейного стабилизатора

Требуется рассчитать линейный стабилизатор напряжения с выходным напряжением 10 В и током нагрузки = О ч- 180 мА. Нестабильность по входному напряжению не более 3%, а выходное сопротивление не более 1 Ом. Стабилизатор работает от выпрямителя, имеющего нестабильность выходного напряжения ±18% и выходное сопротивление 1,5 Ом на 1 В выпрямленного напряжения.

Проверим возможность выполнения такого стабилизатора с усилителем на микросхеме К1ЕН422. Ее данные: стабилизированный ток 50 мА, нестабильность по входному напряжению 0,1%/В, нестабильность по току 0,2%, максимальное входное напряжение 40 В. При выходном напряжении 10 В нестабильность по входному напряжению составит 0,1 10 =1%. Выходная проводимость стабилизатора Овых = = 0,05/10 -0,002 = 2,5 См.

Мощным транзистором микросхемы является транзистор 2Т608 (бескорпусный) спараметрами Р = 25-80; rg = 70м,кэ = ЮОмкСм.кб = 8мкСм,§э = 0,015См. Выходная проводимость простейшего стабилизатора напряжения с этим транзистором по (10.31) при = = 10 Ом и Р = Р„; = 25:

fj . (l+P)gB .. 26-0,01g o.gr

Выберем в Качестве увеличивающего мощность транзистор 2Т610А, у которого Р := 50 250, и^, = 26 В. = 300 -мА, == 1,5 Вт, = 150° С,

r-,tiK = 70° С/Вт.

Примем ток собственного потребления стабилизатора 20 мА. Тогда ток, протекающий через данный транзистор, будет меняться от 20 до 200 мА. Задав минимальное напряжение f/кэ силового транзистора при токе 200 мА, равным 1 В, получим минимальное напряжение на выходе нагруженного выпрямителя 11 В, среднее 11/(1-0,18)= 13,5 В и максимальное 13,5 (1-f 0,18) = 16 В. Выходное сопротивление выпрямителя при -f/o = 13,5 В получится равным 13,5.1,520 Ом. Следовательно, средняя э. д. с. холостого хода выпрямителя Е^-к. х - 13,5 + 0,2 -20 = = 17,5 В.

Построенная на выходных характеристиках транзистора рабочая область (рис. 10.31) не выходит за пределы, накладываемые допустимой мощностью, рассеиваемой коллектором. Максимальная мощность, рассеиваемая коллектором, = = кэЛшах = 6-0.2=.1.2Вт.

Приведенные характеристики соответствуют р = 100. Определив остальные параметры транзистора в точке, лежащей в середине рабочей области, получим rty = 8,5 Ом, §кэу = 0,6 мСм, §кбу = 62 мкСм и gy = 0,04 См.

Теперь согласно формулам (10.69) найдем

1-fPy 100

- евыху/Овых= l--(r6y-f-l/g,y)GBb,xi = l+(8.5-f25).0,35=

Овых у=2,5-7,9 = 20 См.

gKBl tBbixy

gK6y6y (J-fPy)

0,06-8,5-100

J gK9lg9y+ gK6y/(-6y + l/ggy)

fcy(-6y + l/g3yj 7,9-0,1 0,6..(8,5-f25)J 0,1..0,04-f0,62/(8,5-f25)

gK6lg9l(l-fPl)

0,008 0,015 - 26

2.7, =2,82.

Поскольку возрастание обоих коэффициентов нестабильности получилось практически равным, то и общая нестабильность по входному напряжению возрастет примерно в три раза, т. е. не превысит заданной величины.

Рассчитаем максимальный перегрев д-п-перехода силового тргизистора по отношению к корпусу: Д^пк = ГтпкРк = 70 -1,2 = 84° С.

Следовательно, максимальная температура корпуса стабилизатора, иа котором укреплен силовой транзистор, тах ~ птах ~~ пк ~