Радиотехнические устройства. Генераторы, стабилизаторы

Стабилизаторы тока

        Варианты построения генераторов постоянного тока (стабилизаторов тока) для дифференциального усилительного каскада приведены на рис. 11.4 (в простейшей схеме каскада вместо генератора тока включается резистор Rг ).

Рис. 11.4 - Варианты построения стабилизатора тока

        В схеме рис. 11.4, а эмиттерный ток транзистора VT1 задается с помощью базового делителя и резистора : Исследование полупроводниковых выпрямителей и сглаживающих фильтров В лабораторной работе изложена теория и исследуются схемы полупериодного и двухполупериодного выпрямления однофазного переменного тока и двухполупериодного выпрямления трехфазного переменного тока без фильтра и с набором различных сглаживающих фильтров. По результатам экспериментов рассчитываются коэффициенты пульсаций, сглаживания и снимаются внешние характеристики различных выпрямителей.

         I Э = ( E R 2 R 1 + R 2 U ЭБ ) / R 0 , (11.9)

        где U ЭБ 0,7 В для кремниевого транзистора. Коллекторный ток практически повторяет ток эмиттера и почти не зависит от потенциала коллектора VT1 . Поэтому

         I г ( E R 2 R 1 + R 2 0,7 ) / R 0 . (11.10)

        Для повышения температурной стабильности генератора тока в схеме рис. 11.4, б последовательно с R2   включен транзистор VT2  в диодном включении. Для этой схемы .

         I г = ( E0,7 ) R 2 ( R 1 + R 2 ) R 0 (11.11)

         Интересно, что схема сохраняет свои функции и при выполнении условия R 2 = R 0 =0  (см. рис. 11.4, в).

        В этом случае ее часто называют токовым зеркалом или отражателем тока, так как ток I г  практически повторяет ток I , задаваемый резистором R 1 :

         I г I= E0,7 R 1 . (11.12)

        Докажем это. При одинаковых транзисторах I Б1 = I Б2 = I Б  и I К1 = I К2 =β I Б .   Тогда I=β I Б +2 I Б  , а I г =β I Б = β β+2 I .

         Токовое зеркало находит широкое применение в схемотехнике интегральных операционных усилителей в качестве генераторов постоянного тока и динамических нагрузок транзисторных усилительных каскадов.

        Выходное сопротивление отражателя тока можно рассчитать по формуле

         R г = r КЭ = U Эрли I г , (11.13)

где U Эрли - потенциал Эрли, равный 80 - 200 В для n-p-n-транзисторов и 40 - 150 В для p-n-p-транзисторов .

        В схемах рис. 11.4, а и рис. 11.4, б выходное сопротивление выше и с ростом сопротивления R 0  стремится к величине Rг=β r КЭ .

Входное сопротивление для дифференциального сигнала

Многокаскадный УПТ с дифференциальным входом и несимметричным выходом называют операционным усилителем (ОУ). Операционным усилитель был назван потому, что он использовался в аналоговых вычислительных машинах (еще в ламповом варианте) для выполнения операций масштабирования, суммирования и интегрирования.

Основные параметры и типовые схемы включения операционных усилителей В линейных устройствах ОУ используются с глубокой ООС. При этом параметры схем на ОУ практически полностью определяются видом и характеристиками элементов, включенных в цепь обратной связи. ОУ стали самыми универсальными и массовыми элементами аналоговой схемотехники.

Инвертирующий усилитель постоянного тока

В неинвертирующем УПТ операционный усилитель охвачен последовательной ООС по напряжению.

Дифференциальный УПТ

Аналоговый сумматор

Аналоговый интегратор

Усилители низкой частоты В усилителях переменного напряжения на ОУ возможно применение разделительных конденсаторов

При измерении постоянных напряжений с помощью токового прибора (миллиамперметра) возникают погрешности за счет влияния измерительной цепи на измеряемую, изменения сопротивления медной рамки прибора при изменении температуры окружающей среды. В вольтметрах переменного напряжения к ним добавляются погрешности за счет падения напряжения на диодах выпрямителя.

Усилители тока предназначены для преобразования малых токов в напряжение. Простейший способ преобразовать ток в напряжение - пропустить этот ток через резистор с известным сопротивлением.

Амплитудный детектор предназначен для формирования постоянного выходного напряжения, пропорционального амплитуде входного переменного или импульсного напряжения.

Выпрямители среднего значения дают на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению выпрямленного входного напряжения.

Преобразователи сопротивления в напряжение (ПСН) находят применение при построении омметров и измерительных приборов с резистивными первичными преобразователями. При неизменном токе падение напряжения на резисторе пропорционально его сопротивлению.

Рассмотрим пример расчета масштабирующего инвертирующего УПТ, предназначенного для усиления сигнала датчика тока (шунт со шкалой выходного напряжения 75 мВ) до уровня, необходимого для работы аналого-цифрового преобразователя со шкалой входного аналогового сигнала 10 В

Усилители, предназначенные для усиления сигналов в узкой полосе частот, называют избирательными. Избирательное усиление можно получить с помощью частотно-зависимой цепи (например, параллельного или последовательного C -контура), включенной либо в нагрузку, либо в цепь обратной связи транзисторного усилительного каскада. Усилители с резонансными контурами иначе называют резонансными усилителями.

Каскадный усилитель Если один каскад обеспечивает требуемую избирательность, но не обеспечивает необходимое усиление, можно ввести дополнительный усилительный каскад с резистивной нагрузкой

Избирательный усилитель типа RC со сложной ООС С применением операционных усилителей строятся относительно низкочастотные избирательные усилители. Хорошо зарекомендовал себя в практических устройствах избирательный усилитель типа RC на ОУ с двухпетлевой ОС

Структурная схема генератора. Условия баланса фаз и амплитуд  Электронным генератором называют устройство, преобразующее с помощью усилительных элементов энергию источника питания в энергию электрических колебаний заданной формы и частоты. По форме генерируемых колебаний различают генераторы гармонических колебаний и релаксационные (импульсные) генераторы. По виду избирательной цепи различают LC- и RC-генераторы гармонических колебаний.

Автогенератор с трансформаторной обратной связью

Мягкий и жесткий режимы работы автогенератора. Применительно к автогенераторным устройствам существуют два понятия: мягкий режим работы, жесткий режим работы

Трехточечные генераторы   Более технологичны в изготовлении так называемые трехточечные генераторы. В них часть напряжения с контура подается в нужной фазе на вход усилительного элемента за счет использования индуктивного или емкостного делителя напряжения.

Кварцевая стабилизация частоты Стабильность частоты колебаний автогенератора. При передаче информации по радиоканалам требуется высокая стабильность частоты радиопередающего устройства, недостижимая без принятия специальных мер по стабилизации частоты задающего генератора.

Автогенератор с трехзвенной RC-цепью

Автогенератор с мостом Вина

Генератор с независимым возбуждением В радиопередающих устройствах применяются многокаскадные генераторы, в которых используются отдельные каскады, работающие в режиме умножения частоты. При этом ослабляется воздействие мощных выходных каскадов на возбудитель, устраняется возможность самовозбуждения усилителей.

Автогенератор на туннельном диоде

Классификация стабилизаторов постоянного напряжения

Параметрический стабилизатор напряжения на кремниевом стабилитроне

Источник опорного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения

Стабилизатор на операционном усилителе с ограничением выходного тока

Микросхемы стабилизаторов постоянного напряжения

Вернуться на Главную