- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Применение компараторов.
- •4.3.2. Детектор пересечения нуля
- •Генератор импульсов с переменной скважностью
- •4.3.7. Логические элементы
- •Параметры компараторов.
- •Некоторые характеристики аналоговых компараторов
- •Основные схемы включения таймера. Ждущий режим
- •Автоколебательный режим
- •4.5.3. Типы интегральных таймеров
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 12 (2 час) Стабилизаторы напряжения
- •Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне
- •Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе
- •Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя
- •2. Источники опорного напряжения
- •3. Интегральный линейный стабилизатор напряжения
- •3. Импульсный стабилизатор напряжения
- •Феррорезонансные стабилизаторы
- •Современные стабилизаторы
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 13 (4 час) Аналоговые коммутаторы
- •Промышленные аналоговые коммутаторы.
- •Характеристики аналоговых коммутаторов.
- •3.1. Статические характеристики
- •3.2. Динамические характеристики
- •3.3. Эксплуатационные параметры
- •Применение аналоговых коммутаторов
- •4.1. Влияние нелинейности аналоговых коммутаторов на искажения передаваемых сигналов
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 14 (4 час) Цифроаналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи
- •Параллельные и последовательные цифроаналоговые преобразователи.
- •1.2. Сигма-дельта-цап
- •Интерфейсы, применение, параметры цифроаналоговых преобразователей.
- •2.2. Цап с параллельным интерфейсом
- •2.3. Применение цап
- •Параллельные, последовательные, последовательно-параллельные и интегрирующие аналого-цифровые преобразователи.
- •Интерфейсы, параметры, применение аналого-цифровых преобразователей.
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Датчики ускорения (акселерометры).
- •Датчики давления.
- •Датчики влажности (гигрометры).
- •Датчики магнитного поля.
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 16 (4 час) Конструкции интегральных микросхем и микропроцессоров
- •Классификация интегральных микросхем по конструктивно-технологическим признакам.
- •Классификация интегральных схем
- •Структуры интегральных схем конструкции активных элементов полупроводниковых микросхем по биполярной технологии Транзисторы типа n–p–n.
- •Транзисторы типа p–n–p.
- •Многоэмиттерные транзисторы (мэт).
- •Многоколлекторные транзисторы (мкт).
- •Составные транзисторы.
- •Интегральные диоды и стабилитроны.
- •Диод Шотки и транзистор с диодом Шотки.
- •Конструкции активных элементов полупроводниковых микросхем на основе полевых транзисторов
- •Конструкция мдп–транзисторов в микросхемах с алюминиевой металлизацией.
- •Мноп–транзисторы.
- •Моап–транзисторы
- •Конструкции мдп–транзисторов с поликремневыми затворами.
- •Конструкции д–мдп–транзисторов.
- •Конструкции V–мдп–транзисторов.
- •Конструкции мдп–транзисторов на диэлектрической подложке.
- •Конструктивно–технологические варианты исполнения кмдп–бис
- •Интегральные резисторы.
- •Интегральные конденсаторы.
- •Методы Изоляции элементов друг от друга в микросхемах
- •Структуры ис на полупроводниках aiiibv.
- •Тема 18 запоминающие устройства
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 21 Структурная организация микроконтроллера
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 20 (4 час)
- •1. Типы микропроцессорных систем
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 21 (4 час) Структурная организация микроконтроллера
- •Общие сведения. Блок схема микроконтроллера
- •Архитектура и команды микроконтроллера.
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Раздел 2. Схемотехнические решения
- •Тема 21 Структурная организация микроконтроллера
Раздел 2. Схемотехнические решения
Тема 12 (2 час) Стабилизаторы напряжения
Линейные стабилизаторы напряжения.
Источники опорного напряжения.
Импульсные стабилизаторы напряжения.
Составные схемы и инверторные схемы.
Стабилиза́тор напряже́ния - электромеханическоеилиэлектрическое(электронное) устройство, имеющее вход и выход понапряжению, предназначенное дляподдержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного токанагрузки
По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы
постоянного напряжения и
переменного напряжения.
Как правило, вид напряжения на входе стабилизатора и на его выходе совпадают (постоянное либо переменное), но в некоторых типах стабилизаторов их виды разные .
Линейные стабилизаторы напряжения.
Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя.Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности Pрасс = (Uin — Uout) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиаторнужной площади. Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.
В зависимости от расположения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы делятся на два типа:
последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.
В зависимости от способа стабилизации:
параметрический: в таком стабилизаторе используется участок вольт-амперной характеристики (ВАХ) прибора, имеющий большую крутизну.
компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента. Они достаточно универсальны и могут быть изготовлены в виде интегральных микросхем стабилизаторов напряжения.
Микросхемы линейного стабилизатора напряжения (ЛCH) включают помимо силовых регуляторов более или менее сложную маломощную схему управления. Принципиальная трудность создания интегральных стабилизаторов заключается в том, что силовые транзисторы рассеивают значительную мощность, вызывая локальный нагрев кристалла с существенным градиентом температур. Это резко ухудшает стабильность параметров схемы управления, в состав которой входит источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель ошибки, цепи защиты от перегрузок по току и короткого замыкания нагрузки, от перегрева кристалла и других аварийных или нештатных режимов.
Монолитный линейный интегральный стабилизатор напряжения был впервые разработан Р. Видларом в 1967 году. Эта микросхема (рА723) содержит регулирующий транзистор, включенный последовательно между источником нестабилизированного напряжения и нагрузкой, усилитель ошибки и термокомпенсированный источник опорного напряжения. Схема оказалась настолько удачной, что в начале 70-х годов выпуск ее доходил до 2 млн штук в месяц! По массовости применения ЛCH стоят на втором месте после операционных усилителей.
В упрощенном виде схема линейного стабилизатора напряжения приведена на Рис. 1.
Рис. 1. Базовая схема линейного стабилизатора напряжения
Схема состоит из операционного усилителя в неинвертирующем включении с отрицательной обратной связью по напряжению, источника опорного напряжения VREF и регулирующего транзистора VT1 включенного последовательно с нагрузкой.
Выходное напряжение VOUT контролируется с помощью цепи отрицательной обратной связи, выполненной на резистивном делителе R1R2.
ОУ играет роль усилителя ошибки, в качестве которой здесь выступает разность между опорным напряжением VREF задаваемым источником опорного напряжения (ИОН), и выходным напряжением делителя R1R2
Схема работает следующим образом. Пусть по тем или иным причинам (например, из-за уменьшения сопротивления нагрузки или входного нерегулируемого напряжения) выходное напряжение стабилизатора VOUT уменьшилось. При этом на входе ОУ появится ошибка V> 0. Выходное напряжение усилителя возрастет, что приведет к увеличению тока базы, а, следовательно, и тока эмиттера регулирующего транзистора до значения, при котором выходное напряжение возрастет практически до первоначального уровня.
В случае идеального операционного усилителя установившееся значение ошибки, совпадающее с дифференциальным входным напряжением ОУ, близко к нулю. Отсюда следует, что
Питание операционного усилителя осуществляется от входного нерегулируемого однополярного напряжения, в данном случае положительного (при регулирующем транзисторе p-n-p-типа все напряжения в схеме должны быть отрицательными). Это накладывает ограничения на допустимый диапазон входных и выходных сигналов, которые в этих условиях должны быть только положительными
Для схем источников питания такое ограничение не играет роли, поэтому от использования напряжения другой полярности для питания ОУ можно отказаться. Еще одно преимущество подобной схемы состоит в том, что напряжение питания операционного усилителя можно удвоить, не опасаясь превысить его предельно допустимые параметры. Таким образом, стандартные операционные усилители можно использовать в схемах стабилизаторов с входным напряжением до 30 В. Хотя операционный усилитель питается от нестабилизированного входного напряжения VIN, благодаря глубокой отрицательной обратной связи влияние этого фактора на стабильность выходного напряжения невелико.