Схеми зміщення з параметричною стабілізацією

Стабілізовані кола зміщення

Розрізняють дві групи стабілізованих кіл зміщення.

1. Схеми (кола) зміщення з параметричною стабілізацією.
2. Схеми (кола) зміщення з негативним зворотним зв’язком (НЗЗ).

Це можливо тільки в тому випадку, коли

Таке можливо тільки при точному підборі значення температурного коефіцієнту опору (ТКО). Це важко, тому що терморезистори мають декілька значень ТКО.

розбиваємо на два резистори. Співвідношення між ними вибираємо таким щоб отримати сумарний ТКО потрібним. Це ж саме стосується і схеми (*). Розбивати можна і паралельно, аби досягнути потрібного результату.

В залежності від типу термоелемента та від знака його ТКО відповідно вибирають місце його ввімкнення. Цей вибір може бути також неоднозначним в тих випадках коли стабілізують режим роботи багато каскадного ППС (підсилювач постійного струму).

Нехай

В інтегральній схемотехніці використовують інший спосіб параметричної стабілізації.

R_БVD – це найпростіший параметричний стабілізатор, причому U_ПРЯМЕ залежить від І_ПРЯМЕ, але слабо.

Тобто тут стабілізація напруги Б-Е відбувається за

1. напругою (див. графік) живлення.
2. при використанні діоду отримуємо і температурну стабілізацію, і в тому випадку коли маємо температурно стабільний режим.

При використанні дискретних елементів це не завжди виконується, але в інтегральній схемотехніці це зробити дуже легко, якщо і VT i VD розміщені на одному кристалі (тобто виготовлені в одному технологічному циклі). І як діоди використовують транзистори в такому ввімкненні.

Якщо обидва транзистори ідентичні, можна отримати добру стабілізацію. Найчастіше для цього використовують транзистори, що входять до складу однієї мікрозбірки. В межах однієї мікрозбірки транзистори мають добру ідентичність характеристик (параметрів).

В залежності від режиму роботи VT2, схеми каскаду або декількох каскадів, кількість діодів з’єднаних послідовно може змінюватись.

, n – кількість діодів. . →

В наступній схемі таким чином стабілізують режим роботи останнього каскаду. Крім того кількість діодів визначає режим роботи цих каскадів.

Якщо потрібно в третьому каскаді на VT3 реалізувати клас В (режим роботи В), то кількість діодів буде рівною кількості переходів Б-Е, якщо мова йде про емітерні повторювачі.

Така схема стабілізації і вибору робочої точки дуже широко використовується в двотактних безтрансформаторних ППт, зокрема на цій схемі зображене одне плече такого підсилювача.

Ціпок з діодами можна замінити транзисторами: все вище сказане відноситься і до цієї схеми.

Інколи поєднують резистивно-діодні подільники.

1 – перше плече подільника напруги,

2 – друге плече подільника напруги.

В цій схемі вибором R_Д2 можна отримати постійну підставку напруги, а вибором діода температурну стабілізацію.

В деяких випадках потрібно підібрати температурний коефіцієнт напруги зміщення (це в тому випадку, якщо потрібно мати , де n – кількість діодів наприклад). Використовують таку схему (не влаштовує дискретність).

1 – перше плече подільника напруги,

2 – друге плече подільника напруги.

;

;

;

Тобто змінюючи співвідношення між R₂ та R₃, ми можемо змінювати температурний коефіцієнт напруги, тобто отримати його відмінним від 2 мВ/⁰С.

Особливо добру температурну стабільність і стабільність при зміні напруги живлення можна отримати в “струмовому дзеркалі”.

На VT2 – підсилювальний каскад.

- при ідентичних транзисторах, то

і якщо ми візьмемо R_E1=R_E2, з (*) , тобто струм емітера підсилювального каскаду на VT2 (а відповідно ) визначається струмом емітера VT1, тобто струм І_Е2 є точним відбиттям струму І_Е1 звідси і походить назва.

При довільному виборі VT1 і VT2 ми можемо регулювати струм І_Е2 змінюючи R_E1:

І_Е1 визначається з рівняння (1), бо

Відносно цього на R_К2 отримуємо ніби ГСС.

Лекція № 5

В цій схемі VT1 використовується для стабілізації, а VT2 – як підсилювач

Часто цю схему використовують як генератор стабільного струму і використовують для стабілізації режиму роботи інших каскадів (зокрема див. схему з емітерною стабілізацією). В іншому випадку ДСС (джерело стабільного струму має вигляд:

В цьому випадку ми стабілізуємо емітерний, а відповідно і колекторний стум підсилювального каскаду VT2.Cхема струмове дзеркало має високу стабільність, широко використовується в інтегральних мікросхемах, операційних підсилювачах. На дискретних елементах внаслідок складності, високої вартості використовується рідко.

Найбільшу стабілізацію отримують в схемах зі стабілізацією НЗЗ.

Негативний зворотній зв’язок і стабілізація за його рахунок

(Кола зміщення з НЗЗ)

1.Коло змішення з з колекторною стабілізацією (негативний зв’язок з паралельним негативним зворотним зв’язком за напругою).

Для схеми в усталеному режимі U_ке0=const, I_к0=const. Нехай I_к0

підвищується з підвищенням температуриÞU_ке зменшується на

DU_ке=I_к0×(-R_к),внаслідок зменшується І_бо, цим компенсує збільшення Нехай І_ко підвищується. Щоб І_ко зменшився, треба зменшити І_бо, бо І_к0=b × І_бо. Для цього Е_з треба зменшити

колекторного струму.

Повної компенсації досягти не можна.

Стабілізація буде кращою рпи високоомних значеннях R_к, бо DU_ке=I_к0×(-R_к)

В цій схемі R_б є резистором зворотнього зв’язку, бо зміни вихідної напруги через R_б, прикладені до входу каскаду.

Як і схема зі стабілізацією базового струму, вона є найбільш економічноа і проста. Але негативний зворотний зв¢ язок призводить до того, що параметри схеми за змінним струмом будуть змінюватись. Зокрема зменшиться R_вх і коефіцієнт підсилення.

Якщо задано Е_ж, І_к0, R_к (або U_ке0) Е_ж= U_ке0+(І_к+І_б0)×R_к = U_ке0+(b+1)×I_б0×R_к

З останнього можна визначити І_б0, тоді за законом Кірхгофа

U_ке0 = U_бе0+U_Rб = U_бе0+І_б0×R_б0

,де U_ке0=Е_ж-(І_к0+І_б0)×R_к

За змінним струмом схема має вигляд:

В багатьох випадках потрібно стабілізувати режим за постійним струмом і виключити НЗЗ за змінним струмом.

R_б=R^’_б+ R^”_б - для постійного струму

Оціночно: R’_б» R’’_б. В цьому випадку R^”_б та С_блок утворюють ФНЧ, при чому F_{зрізу ФНЧ} < f_{сигналу}

X_с.блок<<R’_б

Перевага схеми – економічність і постота.

2.Схема з емітерною стабілізацією.

U_бе0 = U_зм0 – U_Rе = U_зм0 – U_зз = U_зм0 –І_е0×R_е» U_зм0 – І_к0×R_е

Цю схему також називають послідовним негативним зворотним зв’язком за струмом.

Схема з емітерною стабілізацією забезпечує більш високу стабільність роботи за постійним струмом порівняно з попередньою схемою до дій температури, розкиду параметрів активного елементу, зміни напруги живлення. Висока стабільність забезпечується 100% послідовним НЗЗ за струмом.

Лекція № 6

Стабілізація діє таким чином:

Нехай І_к0 зростає, тоді зростає U_Rе = І_е0×R_е . Оскільки U_зміщ.0 = const (при правильному виборі подільника), то U_бе0 = U_зміщ.0 - U_Rе спадає Þ І_б0 спадає Þ І_б0 спадає, компенсуючи збільшення колекторного струму.

При достатньо глибокому зворотньому зв’язку ця схема практично не потребує додаткового регулювання. В економічних пристроях використовують рідше внаслідок більшої складності, меншої економічності по живленню, та вимагає дещо більшої напруги живлення (за рахунок пажіння напруги на R_е­).

Дата добавления: 2014-12-25