2.18. Источники неизменного тока

Операционные усилители позволяют строить источники неиз­менного тока. На рис. 37, а показан плавающий (свободный) источник неизменного тока.

а б

Рис. 37. Источники тока:

а – плавающий источник тока: б – однополярные источники тока.

Так как I_R1=I_о.с и U_д =0, то ток через нагрузку будет равен U₁/R₁. Источник неизмен­ного тока управляется с помощью напряжения, так что он мо­жет быть по желанию дистанционно запрограммирован или: зафиксирован. R₂ и С могут и не включаться, если в нагрузке: нет индуктивности. Однополярный источник неизменного тока с использованием схемы типа эмиттерного повторителя показан на рис. 37, б. Эта схема стабилизирует ток за счет того, что падение напряжения на резисторе R принудительно делается равным разности между напряжением питания и входным на­пряжением. Благодаря обратной связи дифференциальное на­пряжение U_д будет приблизительно равно нулю, так что напря­жение на инвертирующем входе, а, следовательно, и на эмиттере транзистора будет равно входному. Так как I_н=(‌ ‌|U_пит| – U₁)/R, то источник неизменного тока легко программируем и стабилен настолько, насколько стабильно U₁. Если U₁ задается от температурно компенсированного стабилизатора, выполненного на стабилитроне, то оно может быть очень стабильным. Большим преимуществом схемы источника неизменного тока, приведен­ной на рис. 37, б, является то, что транзистор на выходе одновременно служит токовым бустером. Поэтому ток нагрузки мо­жет быть больше, чем выходной ток усилителя. Для дальнейшего увеличения тока нагрузки транзисторы заменяются парами Дарлингтона. Эти источники тока могут быть использованы и. при заземленной нагрузке, если U₁ настолько больше потен­циала земли, что обеспечивается диапазон напряжений, необ­ходимый для нагрузки.

2.19. Источники напряжения

Операционные усилители могут быть использованы в каче­стве источников опорного напряжения с низким выходным пол­ным сопротивлением. При этом стабилизируется напряжение на нагрузке за счет обратной связи усилителя. Коэффициент стабилизации составит

Коэффициент стабилизации = (R_вых /АβR_н) (100), %, (17)

где R_вых – выходное сопротивление усилителя без обратной связи; β – коэффициент обратной связи (1 для повторителя); R_н – наименьшее сопротивление нагрузки. Это выражение по­строено в предположении, что входное напряжение усилителя стабильно. Источники опорного напряжения, показанные на рис. 38, представляют собой, по существу, усилители со стаби­лизированным входным напряжением.

Рис. 38. Источники опорного напряжения со стабилитроном.

а – инвертирующий, б – неинвертирующий, в – регулируемый повторитель

Так как ток стабили­трона не зависит от тока нагрузки, схема в целом работает лучше, чем одиночный стабилитрон. Естественно, могут быть использованы не только стабилитроны, но и другие источники напряжения.

Для увеличения нагрузочной способности источников опор­ного напряжения, показанных на рис. 38, могут быть использо­ваны токовые бустеры. Напряжение стабилитрона будет более, стабильным, если R_ист заменяется источником неизменного тока, ток которого устанавливается равным оптимальному току смещения стабилитрона. Для инвертирующего источника напряжения (рис. 38 а) U_вых = – (R_о.с / R₁)U_ст; неинвертирующего (рис. 38 б): U_вых = [(R_о.с + R₁) / R₁]U_ст; регулируемого повторителя: U_вых = U₁.