7.7. Устройства вторичных источников питания

Из множества различных устройств вторичных источников питания ограничимся рассмотрением стабилизаторов с использованием ОУ, как наиболее соответствующим содержанию курса АЭУ.

Компенсационные стабилизаторы напряжения с ОУ позволяют достичь высокого значения коэффициента стабилизации напряжения, низкого дифференциального выходного сопротивления, повышенного КПД.

На рисунке 7.31а приведена схема высококачественного стабилизатора на ОУ.

Здесь ОУ используется в качестве буферного усилителя. Высокое значение входного сопротивления ОУ обеспечивает идеальные условия для работы стабилитрона. Нагрузка может быть достаточно низкоомной, т.к. выход ОУ низкоомный за счет действия 100% ПООСН.

Недостатком рассмотренного стабилизатора является малый рабочий ток, обусловленный низкой нагрузочной способностью ОУ. Избежать этого недостатка можно усилением выходного тока ОУ с помощью внешних транзисторов, используемых в режиме повторителей напряжения (рисунок 7.31б). Здесь к выходу ОУ подключен составной транзистор (,,) по схеме с ОК. Максимальный ток нагрузки такого стабилизатора ориентировочно равен

.

Необходимое напряжение стабилизации определяется выбором типа стабилитрона и, помимо этого, соответствующим выбором резисторов и . Устройство не нуждается в емкости фильтра на выходе, т.к. здесь используется эффект умножения по отношению к нагрузке емкости конденсатора С, подключенного к базе .

Другие устройства вторичных источников питания описаны в [12, 14].

8. Специальные вопросы анализа аэу

8.1. Оценка нелинейных искажений усилительных каскадов

Аналитический расчет НИ представляет собой довольно сложную задача и в полной мере может проводиться с помощью ЭВМ.

Для каскадов на БТ возможна аналитическая оценка НИ для случая малых нелинейностей ( одного порядка с ) [15].

Обычно уровень НИ характеризуется коэффициентом гармоник . Суммарный коэффициент гармоник равен

,

где и соответственно коэффициенты гармоник по второй и третьей гармоническим составляющим (составляющими более высокого порядка можно пренебречь ввиду их относительной малости).

Коэффициенты гармоник и , независимо от способа включения БТ, определяются из следующих соотношений:

,

,

где В - фактор связи (петлевое усиление).

Данные выражения учитывают только нелинейность эмиттерного перехода и получены на основе разложения в ряд Тейлора функции тока эмиттера

.

Фактор связи зависит от способа включения транзистора и вида обратной связи. Для каскада с ОЭ и ПООСТ имеем:

,

где - сопротивление источника сигнала (или предыдущего каскада); - сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ ).

Для каскада с ОЭ и ||ООСН

,

где , - сопротивление ||ООСН (см. подраздел 3.4).

Для каскада с ОК

,

где (см. подраздел 2.8).

Для каскада с ОБ

.

Коэффициенты гармоник и , независимо от способа включения ПТ, определяются из следующих соотношений:

,

,

где А - коэффициент, равный второму члену разложения выражения для нелинейной крутизны в ряд Тейлора, равный [15]

,

где и см. рисунок 2.33.

Фактор связи В зависит от способа включения транзистора и вида ООС. Для каскада с ОИ и ПООСТ имеем:

,

где - сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ ).

Для каскада с ОИ и ||ООСН имеем:

,

где , - сопротивление ||ООСН (см. подраздел 3.4).

Для каскада с ОС

,

где (см. подраздел 2.11).

Для каскада с ОЗ

.

В приведенных выше выражениях - сопротивление тела полупроводника в цепи истока, , где - см. подраздел 2.10, для маломощных ПТ =(10…200)Ом; - см. рисунок 2.38.

Приведенные соотношения для оценки дают хороший результат в случае малых нелинейностей, в режиме больших нелинейностей следует воспользоваться известными машинными методами [4], или обратиться к графическим методам оценки НИ [6].