Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Электротехнические устройства радиосистем

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
14.55 Mб
Скачать

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MR\-

а

1+ /пг

 

(8-13)

 

 

 

I +

//12о

 

где р = dldt— оператор дифференцирования;

 

 

%2= RZСг — постоянная

времени

верхнего

плеча срав­

нивающего делителя.

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

для

схемы

на рис. 8-9,а

получим:

 

 

и~ВЫХ

 

 

л

 

(8-14)

 

 

 

U~вх

 

РрК?

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V (1 + ы Ч 22а у + ы Н 1 (1 — а .)-

 

(8-15)

 

А =

 

«а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для схемы на рис. 8-9,6 в числителе выражения для

появится

еще сомножитель

(1 + цР'Р).

 

 

Анализируя полученное выражение, можно сделать

следующие

выводы. Если

емкость С2 отсутствует, то

т2 = 0 и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н*рКуа

 

 

 

 

Если С2

имеет

значительную

величину,

а

следова­

тельно, и т2 велико, то

? ~ = i v < 7 < b .

При а = 1 , что может быть, например, в случае заме­ ны резистора Rz газовым стабилитроном,

1 Т. — нр/с, — т=-

Можно сделать вывод, что наилучшая стабильность по сети при заданных цр и Ку, одинаковая, как для пе­ ременной составляющей, так и для конечного прираще­ ния входного напряжения, получается при а= 1 . Здесь же следует оговориться, что в первом и третьем случаях Y_ = Y= только при неизменном напряжении накала уп­ равляющей лампы. Если напряжение накала управляю­ щей лампы изменяется и специальные меры для компенсации его влияния не приняты, то у = > у Иног­ да не предъявляется возможным иметь а = 1, как, напри­ мер, в случае маломощного источника питания. Часто а не приводят к единице из соображения экономии числа используемых в схеме стабилизатора ламп.

Иначе рассматривается вопрос ослабления пульсации. Независимо от требований, к величине пульсации, на выходе стабилизатора ослаблять ее электронным стаби­ лизатором необходимо максимально. Это позволяет значительно уменьшить коэффициент сглаживания фильтра выпрямителя и тем самым уменьшить внутрен­ нее сопротивление, вес и габариты самого выпрямителя. Ослабление переменной составляющей (пульсации) на выходе стабилизатора в 1/а раз может быть достигнуто подключением соответствующей величины емкости С2 параллельно резистору /?2. При этом емкость С2 должна быть такой, чтобы ее сопротивление было мень­ ше хотя бы на порядок сопротивления /?2 верхнего плеча делителя для низшей частоты пульсации, т. е.

1

 

< 0 ,1 /? 2

и С2> ^ - ,

(8-16)

гтаС2

 

 

то>/?2 ’

 

где т — число фаз

 

выпрямления;

со — угловая

частота

тока питающей сети.

 

 

 

Следует иметь

в виду,

что уменьшение емкости С2

за счет увеличения резистора

R 2 не рекомендуется,

так как при увеличении \R2 увеличивается также и рези­ стор i/?i, в результате чего увеличивается постоянная

времени нижнего

плеча

сравнивающего

делителя

 

 

 

 

X\=\R\C',

 

где С ' — между-

 

 

 

 

электродная емкость сетка—

 

 

 

 

катод управляющей лампы и

 

 

 

 

емкости

монтажных

прово­

 

 

 

 

дов,

шунтирующий резистор

 

 

 

 

R 1. Увеличение

постоянной

 

 

 

 

времени ti уменьшает ослаб­

 

 

 

 

ление пульсации,

что

вызы­

 

 

 

 

вает

необходимость

допол­

 

 

 

 

нительного

увеличения ем­

 

 

 

 

кости конденсатора Сл.

 

 

 

 

В качестве регулирующей

 

 

 

 

лампы электронного

стаби­

 

 

 

 

лизатора

напряжения

могут

Рис. 8-10. Схема

электронного

быть

использованы

любые

триоды,

тетроды

или

пенто­

стабилизатора с

включением

ды, которые могут допускать

регулирующей лампы в тетрод-

ном режиме.

 

 

требуемый

ток

нагрузки с

 

 

 

 

учетом .потребления тока схе­

мой

регулирования.

При

необходимости

получить

в

нагрузке

ток,

больший,

чем

 

допускает

одна

262

регулирующая лампа, включают несколько ламп парал­ лельно.

Для получения высокой стабильности по сети жела­ тельно использовать в качестве регулирующей лампы тетрод. Высокую стабильность по сети можно получить в схеме, изображенной на рис. 8-10, где выпрямитель пи­ тания экранной сетки стабилизирован, анод управ­ ляющей лампы питается через резистор от вспомогательного стабильного источника питания экран­ ной сетки и накал управляющей лампы не изменяется. На ослабление пульсации последнее не оказывает влия­ ния.

Анодное напряжение регулируемой лампы в тетродном режиме примерно вдвое меньше, чем в триодном, и,

соответственно, во

столь­

 

 

ко же 1раз выше к. п. д.

 

 

самого

 

стабилизатора.

 

 

Мощность,

потребляемая

 

 

экранной

сеткой, не пре­

 

 

вышает

10%

мощности,

 

 

рассеиваемой

анодом.

 

 

Регулирующая

лампа,

 

 

поставленная в тетродный

 

 

режим,

работает при то­

 

 

ке, примерно в 1,5 раза

 

 

большем, чем та же лам­

 

 

па в триодном режиме.

 

 

В схемах электронных

 

 

стабилизаторов, приведен­

 

 

ных выше, низкие

преде­

Рис. 8-11. Схема электронного ста­

лы выходных напряжений

билизатора, позволяющая

полу­

ограничиваются

мини­

чить любые малые напряжения на

мально допустимым анод­

выходе.

 

ным напряжением

управ­

 

 

ляющей

 

лампы.

На рис.

8-11 изображена

схема,

позволяющая получить любое сколь угодно малое вы­ ходное стабильное напряжение. Получение высоких стабильных напряжений обычно сопряжено с трудностью подбора регулирующей лампы по допустимому анодному напряжению. Для получения высоких напряжений целе­ сообразно использовать схему на рис. 8-12, для которой не потребуется источник стабильного высокого напря­ жения (Упт. В обоих случаях для стабилизации как низ­ ких, так и высоких напряжений выгодно использовать

Рис. 8-12. Схема электронного ста­ билизатора высоких напряжений.

тетроды, так как в первом случае величина смещения на сетке регулирующей лампы и пределы его изменения малы, что позволяет снизить нижний уровень напряже­ ния; во втором случае требуемое входное напряжение UBX меньше и, следовательно, можно достичь большого уровня выходного напряжения.

Для получения высокой стабильности по сети при ис­ пользовании в качестве регулирующей лампы триода или тетрода в триодном режиме приходится значительно усложнять управляющую систему, вводя дополнительные каскады усиления. С увеличением числа каскадов в уп­ равляющей системе автоматический регулятор напряже­ ния становится склонным к генерации, и для устранения ее приходится очень тщательно выполнять монтаж,

вводить стабилизирующие связи, увеличивать вели­ чину выходной емкости.

Цри использовании в качестве регулирующей лампы триода или тетро­ да © триодном режиме на входе стабилизатора реко­ мендуется допускать пе­ ременную составляющую не более 5%, так как уве­ личение ее сверх указан­ ного предела вызовет уве­ личение уровня входного напряжения и, следова­ тельно, понижение к. п.д.

При расчете необходимого количества регулирующих ламп для параллельного включения следует учитывать возможный разброс токов анода и рассеиваемую на аноде мощность рассчитывать по одной, наиболее пе­ регруженной лампе.

Если отключения всей нагрузки при работе стабили­ затора не происходит и вместе с тем максимальный ток нагрузки с учетом внутреннего потребления схемы пре­ вышает ток, допустимый для данной регулирующей лампы, целесообразно вместо параллельного подключе­ ния дополнительной регулирующей лампы включить шунтирующее сопротивление.

Рабочие пределы регулирования выходного напря­ жения, при которых стабилизированный выпрямитель

264

должен работать нормально, по возможности должны быть сокращены. Расширение пределов регулирования всегда ведет к плохому использованию ламп и пониже­ нию к. п. д. стабилизатора.

Большое влияние на стабильность напряжения по сети оказывает изменение напряжения накала управ­ ляющей лампы. При нескольких каскадах усиления в ре­ гулирующей схеме изменение выходного напряжения от изменения напряжения накала определяется первым каскадом.

Не всегда возможно или целесообразно осущест­ влять стабилизацию напряжения накала. Такие стаби­

лизаторы

напряжения

 

накала, как, например,

 

баретторы,

непригодны

 

из-за

чрезвычайно

 

большой

инерционно­

 

сти. Наиболее простым

 

опособом

компенса ции

 

влияния изменения на­

 

пряжения

накала при

 

однокаскадном

усиле­

 

нии

является примене­

 

ние

несимметричного

 

дифференциа л ь н о г о

Рис. 8-13. Схема электронного стаби­

усилителя,

как

показа­

но

на (рис.

8-13.

Здесь

лизатора напряжения с несимметрич­

нагрузка RK катодного

ным дифференциальным усилителем.

повторителя

(левый

 

триод Л у)

используется в качестве сопротивления в цепи

катода правого

триода

</7у, работающего управляющим

каскадом. В этой схеме обычно используется двойной триод. Сумма анодных токов двух триодов лампы Л у, равная току в сопротивлении Rl<t будет постоянной, так как уменьшение тока усилителя вызовет почти равное увеличение анодного тока катодного повторителя. Схе­ ма компенсации работает следующим образом. При уве­ личении напряжения накала возрастает анодный ток правого (управляющего) и левого (компенсирующего) триодов лампы Л у. Ток левого триода, проходя по рези­ стору RKt вызовет соответствующее увеличение смеще­ ния на сетке правого триода, за счет чего его анодный ток уменьшается. При уменьшении напряжения-накала

указанные процессы будут происходить в обратном по­ рядке.

Таким образом, с включением компенсирующей лам­ пы в схему регулирования влияние изменений напряже­ ния накала на анодный ток регулирующей лампы бу­ дет уменьшено и, следовательно, будет повышена ста­ бильность выходного напряжения.

В некоторых случаях, как было сказано ранее, на­ ходят применение параллельные схемы электронных стабилизаторов напряжения, в которых регулирующая лампа включена параллельно нагрузке, а последова­ тельно с нагрузкой до регулирующей лампы включается постоянное по величине балластное сопротивление. Принцип стабилизации в этом случае состоит в том, что при изменении напряжения на входе стабилизатора происходит изменение тока через регулирующую лампу. При этом изменяются суммарный ток через гасящее со­ противление и падение напряжения на нем. Изменение падения напряжения на балластном сопротивлении почти равно изменению входного напряжения, и следо­ вательно, выходное напряжение остается неизменным с определенной степенью точности. При изменении тока нагрузки сопротивление регулирующей лампы изме­ няется таким образом, что суммарное сопротивление по­ стоянному току нагрузки и регулирующей лампы, вклю­ ченных параллельно, является величиной постоянной. При увеличении тока нагрузки на такую же величину уменьшается т,ок регулирующей лампы, и, наоборот, при уменьшении тока нагрузки увеличивается ток регули­ рующей лампы. Если бы напряжение питания схемы стабилизатора с параллельной регулирующей лампой было стабильно, а только изменялся бы ток нагрузки, то балластное сопротивление не требовалось. Схемы стабилизаторов с параллельной регулирующей лампой находят применение для получения высоких напряжений постоянного тока (до нескольких десятков киловольт), при малых токах нагрузки (до нескольких миллиампер) и могут быть использованы только в том случае, когда заземлена минусовая выходная шина этого источ­ ника.

В схемах с параллельным включением регулирующих ламп желательно, чтобы пределы колебания напряжения'

питающей

сети были, по

возможности, небольшими

(до ±5% ).

С повышением

пределов колебания напря-

266

>кения сети резко возрастает входное напряжение ста­ билизатора и понижается его к. п. д.

Схема электронного стабилизатора напряжения по­ стоянного тока с параллельным включением регулирую­ щей лампы показана на рис. 8-14. Одна из основных особенностей схем с параллельным включением регули­ рующей лампы состоит в том, что необходимо иметь дополнительный источник стабильного напряжения, имеющий отрицательную полярность относительно мину­ совой шины нагрузки U:n. При этом стабильность выход­ ного напряжения в очень сильной степени зависит от стабильности U3T,

Схема параллельного стабилизатора работает следующим образом. При увеличении, например, напряжения на входе стабилизатора на величину Д(/вХ также увеличивается вы­ ходное напряжение на величину Д[/вых. Часть изменения

выходного напряжения, равная аД{/вых ^изменение напря-

жения

на

резисторе

/?,,

где а:

я,+ #* ) ’

посредст-

вом делителя

R i, R2 пере­

 

 

 

дается

 

на

катод

управ­

 

 

 

ляющей

 

лампы.

Сетка

 

 

 

управляющей лампы име­

 

 

 

ет

фиксированный

потен­

 

 

 

циал

относителыю мииу-

 

 

 

совой

 

выходной

шины,

 

 

 

равный

напряжению

на

 

 

 

резисторе

 

i/?4.

Увели­

 

 

 

чение

напряжения

на

ре­

 

 

 

зисторе

R 1,

равное

уве­

 

 

 

личению

отрицательного

 

 

 

смещения на сетке управ­

 

 

 

ляющей

лампы Лу,

вы­

Рис. 8-14. Схемы электронного ста­

зывает

уменьшение

то­

билизатора напряжения с парал­

ка

через

резистор

R3.

лельным

включением

регулирую­

Падение

напряжения на

щей лампы относительно нагрузки.

резисторе

/?3,

создаю­

 

 

 

щее отрицательное смещение на сетке регулирующей лампы Лр, уменьшается. При этом ток через регу­ лирующую лампу и, следовательно, в общей цепи (через гасящее сопротивление) возрастает. На. резисторе Rr

увеличивается падение напряжения на величину, при­ мерно равную увеличению входного напряжения Д£/вх, выходное напряжение почти сохраняет свою первона­ чальную величину.

Точность поддержания выходного напряжения при изменении напряжения на входе стабилизатора при па­

раллельном включении регулирующей

лампы

зависит

от величины балластного резистора

У?г,

крутизны

характеристики регулирующей лампы Sp и коэффициен­ та передачи сравнивающего делителя а.

При изменении тока нагрузки балластный рези­ стор не принимает участия в процессе стабилизации напряжения. Здесь малейшие изменения выходного на­ пряжения за счет изменения падения напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямителя приводят к из­ менению внутреннего сопротивления регулирующей лам­ пы таким образом, что суммарный ток в 'балластном резисторе остается постоянным и почти неизменным оказывается выходное напряжение.

В схемах с параллельным включением регулирующей лампы, не имеющих отдельного внешнего источника ста­

бильного напряжения, включают газовый

стабилитрон

на выходе стабилизатора. Однако такое

включение

крайне нежелательно, так как в случае маломощных стабилизаторов высоких напряжений ток стабилитрона будет больше или соизмерим с током нагрузки, а следо­ вательно, к. п. д. такого стабилитрона будет очень низ­ ким. В случае стабилизаторов низких напряжений ста­ билитрон ограничивает ток регулирующей лампы до ве­ личины, равной допустимому току стабилитрона.

Для получения возможно лучшей стабильности по сети, как правило, прибегают к увеличению коэффициен­

та

усиления /Су, а

не величины 'балластного

резистора

и,

следовательно,

входного напряжения. Однако при

малой величине /?г будут большие пределы

изменения

тока регулирующей лампы, что не всегда допустимо. Внутреннее сопротивление стабилизатора при выбран­ ной регулирующей лампе можно уменьшить только за счет увеличения коэффициента усиления /Су. Коэффи­ циент усиления можно повысить либо за счет повышения

напряжения питания

анода

управляющей лампы, либо

за счет увеличения

числа

каскадов усиления. Обычно

прибегают ко второму способу, используя сдвоенные триоды.

При больших изменениях напряжения питающей cefil или тока нагрузки несколько регулирующих ламп вклю­ чают параллельно. Необходимое количество параллель­ но включенных регулирующих ламп определяется либо максимально допустимым током через регулирующую лампу, либо допустимой мощностью рассеивания на аноде.

В отличие от схем с последовательно включенной ре­ гулирующей лампой, где анодное напряжение JIV может изменяться в широких пределах, в схемах с параллельно включенной регулирующей лампой анодное напряжение постоянно и не зависит от величины входного напряже­ ния и тока в нагрузке.

Принцип действия схемы с параллельно включенной лампой во многом напоминает принцип действия схемы со стабилитроном. Так же как и в схеме со стабилитро­ ном, здесь прежде всего подлежат определению входное напряжение UBX и гасящий резистор i/?г, а уже

затем основные параметры: стабильность по сети у» внутреннее сопротивление гг- и ослабление пульсации

8-4. ЛИНЕЙНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРАНЗИСТОРАХ

Блок-схема стабилизатора напряжения, регу­ лирующий транзистор которого работает в линейном ре­ жиме, изображена на рис. 8-15.

Регулирующий транзистор используется в стабилиза­ торе в качестве регулирующего сопротивления. Он управ-

Рис. 8-15. Блок-схема линейного транзи­ сторного стабилизатора напряжения.

ляется усилителем постоянного тока, который повышает уровень сигнала рассогласования, поступающего от схе­ мы сравнения. Схемой сравнения можно назвать ту часть стабилизатора, в которой происходит сравнение выход­ ного напряжения с опорным. Сигнал со схемы сравнения,

усиленный усилителем постоянного

тока, воздействует

на регулирующий триод, изменяя

его сопротивление

и поддерживая этим постоянство выходного напряже­ ния.

Транзисторные стабилизаторы можно подразделить на стабилизаторы с последовательным и параллельным включением регулирующего триода.

На рис. 8-16 изображены наиболее распространенные схемы стабилизаторов с последовательным включением регулирующего триода. Если выходное напряжение ста­ билизатора t/вы* по какой-либо причине возрастет (рис. 8-16,а), то увеличится падение напряжения на ре­ зисторе Rь это приведет к увеличению напряжения на базе триода Г2. Следовательно, ток базы триода Т2 возрастет, что приведет к увеличению его коллекторного тока. Ток базы регулирующего составного триода умень­ шится, и, следовательно, падение напряжения на нем возрастет, так что напряжение на выходе с определен­ ной степенью точности останется постоянным.

Схемы стабилизаторов, изображенные на рис. 8-16, отличаются одна от другой лишь схемами сравнения.

Схему на рис. 8-16,а применяют в случаях, когда вы­

ходное

напряжение

£/Вых больше опорного напряже­

ния f/эт,

а

схему на рис. 8-16,в,— когда напряжение (/ВЬТХ

меньше

напряжения

-Схему

на рис. 8-16,6 приме­

няют как в том, так

и в другом

случаях.

Необходимо

отметить,

что стабилизирующие

свойства

схемы на

рис. 8-16,б в значительной степени зависят от стабиль­ ности напряжений U2 и U3.

В схемах стабилизаторов на рис. 8-16 в качестве ре­ гулирующего элемента применяется составной тран­ зистор, состоящий из нескольких транзисторов, причем каждый последующий является эмиттериым повторите­ лем, нагрузкой которого служит входное сопротивление предыдущего. Применение составного транзистора обу­ словлено необходимостью увеличения входного сопротив­ ления регулирующего транзистора. При расчете удобно рассматривать составной транзистор как один транзистор с эквивалентными параметрами.