4.3. Стабилизаторы напряжения с эп

В простейшем стабилизаторе напряжения при подключении нагрузки ток через сопротивление R делится на две части: ток через стабилитрон и ток через нагрузку (выходной ток), т.е. .

Так как , то на стабилитроне рассеивается мощность При изменении сопротивления нагрузки, а следовательно и выходного тока, изменяется. Поэтому стабилитрон должен выбираться с запасом рассеиваемой мощности, которая при малом токе нагрузки близка к максимальной: .

Рис. 4.5. Применение ЭП в стабилизаторах напряжения

Для уменьшения мощности, рассеиваемой на стабилитроне, используется ЭП. В этом случае нагрузкой стабилитрона является достаточно высокое сопротивление транзистора со стороны базы R_Б и ток стабилитрона в значительно меньшей степени зависим от нагрузки, так как по цепи базы транзистора протекает относительно небольшой ток. В итоге получаем выигрыш примерно в ß раз больше по мощности, рассеиваемой на стабилитроне.

4.4. Транзисторные источники тока

Источники тока используются в качестве активной нагрузки в токовых зеркалах, в дифференциальных усилителях для задания тока в цепи эмиттера, в генераторах пилообразного напряжения, интеграторах и др. Схема простейшего источника тока представляет собой делитель напряжения, в котором выполняется условие R_Н << R. Тогда ток не зависит от сопротивления нагрузки и вычисляется по формуле . Недостаток заключается в том, что на резисторе рассеивается большая мощность, КПД низкий.

Рис. 4.6. Простейший источник тока

Хороший источник тока можно построить на основе транзистора. Действительно, так как для больших значений коэффициента ß выполняется равенство , то , где U_Б – напряжение смещения базы транзистора. Таким образом, ток в нагрузке не зависит от ее сопротивления, следовательно, такая схема является источником тока.

Рис. 4.7. Транзисторный источник тока

4.4.1. Рабочий диапазон транзисторного источника тока

Реальный источник тока имеет ограниченный диапазон изменения тока в нагрузке. Для транзисторных источников тока рабочий диапазон ограничен активным режимом работы транзистора. При этом напряжение на коллекторе может изменяться от значения, соответствующего началу насыщения, до значения, соответствующего режиму отсечки, т.е. значения напряжения питания.

Коллекторный переход начинает открываться при приложении к нему напряжения U_БК = 0,4 В соответствующей полярности (при U_БК = 0,6 В переход открывается полностью). Так, для n-p-n-транзисторов насыщение начинает наступать при положительном потенциале базы относительно коллектора, а именно: U_БК = 0,4 В = U_Б – U_К = U_Э + 0,6 В – U_К. Откуда U_К = U_Э + 0,2 В. Для p-n-p-транзисторов насыщение начинает наступать при отрицательном потенциале базы относительно коллектора, а именно: U_БК = −0,4 В = U_Б − U_К = U_Э − – 0,6 В − U_К. Откуда U_К = U_Э − 0,2 В.

Недостатки биполярного транзистора как источника тока:

1. Напряжение U_БЭ и коэффициент ß зависят от температуры, в связи с чем возникает дрейф выходного тока.

2. Напряжение U_БЭ и коэффициент ß изменяются при изменении напряжения U_КЭ (эффект Эрли).

Указанные зависимости напряжения U_БЭ приводят к изменениям выходного тока, даже если напряжение на базе фиксировано.