А. Красько - Схемотехника аналоговых электронных устройств

На рисунке 7.31а приведена схема высококачественного стабилизатора на ОУ.

Рисунок 7.31. Стабилизаторы напряжения 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 (VT 1, VT 2, VT 3) по схеме с ОК. Максимальный ток нагрузки такого стабилизатора ориентировочно равен

I н max = I ОУ max · H 21Э1· H 21Э2· H 21Э3.

Необходимое напряжение стабилизации определяется выбором типа стабилитрона VD и, помимо этого, соответствующим выбором резисторов R 1 и R 2. Устройство не нуждается в емкости фильтра на выходе, т.к. здесь используется эффект умножения по отношению к нагрузке емкости конденсатора C, подключенного к базе VT 3.

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

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 ( U вх одного порядка с φ T =25.6 мВ) [15].

Обычно уровень НИ характеризуется коэффициентом гармоник K г . Суммарный коэффициент гармоник равен

где K г 2 и K г 3 соответственно коэффициенты гармоник по второй и третьей гармоническим составляющим (составляющими более высокого порядка можно пренебречь ввиду их относительной малости).

Коэффициенты гармоник K г 2 и K г 3, независимо от способа включения БТ, определяются из следующих соотношений:

где B — фактор связи (петлевое усиление).

Данные выражения учитывают только нелинейность эмиттерного перехода и получены на основе разложения в ряд Тейлора функции тока эмиттера I э = I э 0exp( U вх / φ T ).

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

где R г — сопротивление источника сигнала (или R вых предыдущего каскада); R ос — сопротивление ПООСТ (см. подраздел 3.2, в случае отсутствия ПООСТ R ос =0).

Для каскада с ОЭ и ∥ООСН

где R экв = R к ∥ R н , R ос — сопротивление ∥ООСН (см. подраздел 3.4).

Для каскада с ОК

где R экв = R э ∥ R н (см. подраздел 2.8).

Для каскада с ОБ

Коэффициенты гармоник K г 2 и K г 3, независимо от способа включения ПТ, определяются из следующих соотношений:

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

A = I си / U ² отс ,

где I си и U отс см. рисунок 2.33.