42.Стабилизаторы напряжения сн на основе оу. Сн как элемент схемотехники. Однополярные сн с опорными стабилитронами.
В упрощенном виде схема линейного стабилизатора напряжения приведена на Рис. 5.1.
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 R1\R2. 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 КОит уменьшилось. При этом на входе ОУ появится ошибка AV> 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 р-п-р-тнпа. 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 KIN, благодаря глубокой отрицательной обратной связи влияние этого фактора на стабильность выходного напряжения невелико.
Для случаев, когда требуется два симметричных относительно общей точки стабилизированных напряжения (например, ±15 В для питания операционных усилителей) выпускаются ИМС, содержащие два стабилизатора— на положительное и отрицательное напряжение, например NE5554 (отечественный аналог — КР142ЕН6). Упрощенная схема внутренней структуры такого стабилизатора приведена на Рис. 5.4а, а типовая схема его включения — на Рис. 5Л6.
Канал стабилизации отрицательного напряжения является независимым.
Дифференциальный усилитель ДУ2 управляет регулирующим транзистором VT2
так, чтобы выполнялось соотношение
Усилитель ДУ1 с помощью транзистора VT1 стремится поддержать потенциал точки соединения резисторов R2 и R4 нулевым, что при выполнении условия R2 = R4 обеспечивает равенство положительного и отрицательного выходных напряжений. Подключая дополнительные резисторы между соответствующими выходами микросхемы, можно независимо подстроить баланс выходных напряжений и их величину.