Источники опорного напряжения компенсационных стабилизаторов

ПОЛУЧЕНИЕ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В любой схеме стабилизатора требует­ся наличие опорного напряжения, с ко­торым сравнивается величина выходного напряжения. Стабильность выходного на­пряжения не может быть выше стабильно­сти опорного напряжения.

ФОРМИРОВАТЕЛИ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА СТАБИЛИТРОНАХ

Простейший метод получения опорного напряжения состоит в том, что нестабилизированное входное напряжение подклю­чается через ограничивающее сопротивле­ние к стабилитрону. На рис. 1 показана схема такого включения стабилитрона. Ка­чество стабилизации оценивается следую­щим коэффициентом:

Оно носит название «коэффициент стаби­лизации» и часто измеряется в децибелах. Для схемы на рис. 1 коэффициент ста­билизации составляет от 10 до 100.

Рис. 1 Стабилизация напряжения при по­мощи стабилитрона.

В этой формуле r_z -дифференциальное со­противление стабилитрона. Оно приблизи­тельно обратно пропорционально протекающему через него току. Таким образом, при заданном входном напряжении увели­чением R добиться повышения коэффи­циента стабилизации невозможно. Важным фактором для выбора стабилитрона является величина шумовой составляющей напряжения стабилизации, которая сильно возрастает при малых величинах тока. Ве­личину сопротивления R рассчитывают та­ким образом, чтобы при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки через стабилитрон протекал ток достаточной величины.

Существенного повышения коэффи­циента стабилизации можно достичь, если ограничивающий ток резистор R заменить, как показано на рис. 2, источником стабильного тока. Простейшим схемным решением является применение источника тока, выполненного на базе полевого тран­зистора, который изображен на рис. 3. Такая схема стабилизатора тока удобна тем, что имеет всего два вывода. С ее по­мощью можно достичь коэффициента ста­билизации опорного напряжения порядка 10000.

Рис. 2. Повышение коэффициента стабили­зации с помощью включения стабилизатора тока.

Рис. 3. Полевой транзистор в качестве ста­билизатора тока.

В схемах стабилизаторов напряжения, где выходное напряжение превышает опор­ное, высокого коэффициента стабилизации можно добиться и при помощи омического ограничивающего сопротивления, если его подключить не со стороны входа, а, как показано на рис. 4, к выходу стабили­затора напряжения. Коэффициент стабили­зации в такой схеме определяется главным образом коэффициентом ослабления изме­нений напряжения питания в используемом операционном усилителе.

Рис. 4. Использование выходного напряже­ния стабилизатора для получения опорного на­пряжения.

Коэффициент стабилизации в такой схеме также достигает величины порядка 10000. Если изменение входного напряжения у та­кой схемы составит 10В, то изменение вы­ходного напряжения не превысит 1 мВ.

Существенно большие значения имеют температурные колебания опорного напря­жения. Температурный коэффициент на­пряжения стабилизации стабилитрона ле­жит в пределах + 1.10^-3 К^-1. Для малых напряжений стабилизации он отрицателен, для больших-положителен. Типовая зави­симость температурного коэффициента на­пряжения от величины напряжения стаби­лизации стабилитрона приведена на рис. 5