Параметрический стабилизатор напряжения.

Rб – балластный резистор.

Работа стабилитрона основана на нелинейности ВАХ стабилитрона:

Параметры стабилитрона:

1. Напряжение стабилизации.

2. Минимальный и максимальный токи через стабилитрон.

3. Дифференциальное сопротивление.

4. Предельная мощность.

5. Температурный коэффициент.

Чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона, равное:

,

тем лучше стабилитрон.

Обычные стабилитроны используемые для стабилизации имеют:

мА

мА

Ом

В

В реальном случае изменение входного напряжения приводит к изменению тока через балластный резистор iб. При неизменной нагрузке изменяется ток через стабилитрон, при ненулевом дифференциальном сопротивлении стабилитрона это изменение тока приводит к изменению напряжения на нагрузке. Конечность дифференциального сопротивления определяется коэффициентом стабилизации.

Расчёт балластного резистора:

Особенность схемы состоит в том , что через стабилитрон протекает максимальный ток тогда, когда нагрузка минимальна и наоборот.

Для увеличения коэффициента стабилизации используют каскадное соединение параметрических стабилизаторов. При этом коэффициенты стабилизации соединённых стабилизаторов перемножаются. Типовое значение Кст параметрического стабилизатора находится на уровне нескольких десятков. Используются они как правило при работе на неизменную нагрузку.

Компенсационный стабилизатор напряжения.

Компенсационный стабилизатор напряжения – представляет собой автономную систему регулирования, входным сигналом которого является стабилизирование напряжения напряжением обратной связи. В результате анализа этих сигналов формируется регулирующее воздействие таким образом чтобы разность между этими сигналами стала нулевой.

СС – схема сравнения.

РЭ – регулирующий элемент.

Uоп – опорное напряжение.

В качестве Uоп часто используют параметрический стабилизатор.

При увеличении нагрузки (тока нагрузки) в начальный момент напряжение на нагрузке уменьшается. Это уменьшение через делитель R1, R2 пройдёт на инвертирующий вход ОУ. Поскольку на неинвертирующем входе напряжение осталось неизменным, выходное напряжение ОУ увеличится, транзистор приоткроется таким образом, чтобы восстановить равновесие на входах ОУ.

Операционные усилители.

ОУ – это такой элемент или устройство, которое обладает бесконечным коэффициентом усиления для дифференциального сигнала и нулевым коэффициентом усиления для синфазного сигнала (бесконечным коэффициентом подавления).

Идеальный ОУ обладает нулевыми входными токами и нулевым Uсм, бесконечным входным сопротивлением и нулевым входным.

Для реальных ОУ Кус имеет значение около 100000, а в прецизионных до нескольких миллионов.

Коэффициент подавления синфазной составляющей часто равен обратному значению коэффициента усиления (80..120дБ).

Входное сопротивление ОУ на биполярном транзисторе в худшем случае до сотен кОм. Выходное – несколько десятков Ом. Входной ток (Iвх) на уровне единиц нА (для ОУ на полевых транзисторах – порядка А).Напряжение смещения (Uсм) от нескольких десятков до нескольких сотен мкВ. Температурные дрейфы Uсм на уровне нескольких единиц – десятков микровольт на градус Цельсия. Температурный дрейф при увеличении температуры на 10 градусов удваивается у ОУ на полевых транзисторах. Температурный дрейф при увеличении температуры на 100 градусов удваивается у ОУ на биполярных транзисторах.

Инвертор:

Повторитель:

Сумматор:

Интегрирование с помощью ОУ:

У ОУ входные токи измеряются следующим образом:

В реальных схемах без коррекции не обойтись. Реальный усилитель обладает входными токами и Uсм, создающими входное напряжение при нулевом потенциале на входе. В результате с течением времени напряжение инвертора изменяется до тех пор пока усилитель не насытится. Подобные инверторы в чистом виде (без коррекции напряжения смещения) не используются.