Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 [145] 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Следует отметить, что величина суммы Ri + Я2, принятая в п. 7, оказывает влияние и на пределы изменений смещения.

15-86. Стабилизаторы напряжения с отрицательной обратной связью. Характерной особенностью стабилизаторов этого типа является наличие в схеме цепи обратной связи. Роль этой цепи заключается в компенсации изменений выходного напряжения, вызванных колебаниями входного напряжения или выходного тока. Важно отметить, что в стабилизаторах напряжения, в которых процесс стабилизации происходит только за счет действия отрицательной обратной связи, полное входное сопротивление всегда меньше бесконечности, а полное выходное сопротивление всегда больше нуля. Это значит, что колебания входного напряжения или тока нагрузки будут всегда вызывать в таком стабилизаторе изменения выходного напряжения. В самых совершенных стабилизаторах

жение полного выходного сопротивления. Величина этого сопротивления должна быть равной или меньше допустимой для данного выпрямительного устройства в пределах диапазона частот, равного или более широкого, чем тот, при котором коэффициент усиления цепи обратной связи стабилизатора существенно снижается. Этим способом будет обеспечиваться достаточно низкое полное выходное сопротивление выпрямительного устройства на тех высших частотах, на которых стабилизатор без шунтирующего конденсатора перестает стабилизировать.

Упрощенные схемы стабилизаторов с отрицательной обратной связью и последовательным включением регулирующей лампы. Показанные на рис. 15-29 стабилизаторы с последовательным включением регулирующей лампы сходны по схеме с так



Рис. 15-29. Простейшие схемы стабилизаторов с последовательным включением регулирующей лампы

и отрицательной обратной связью. а - простейшая схема; б - стабилизатор с оптимальной характеристикой для переменного тока; в - стабилизатор с оптимальными характеристиками для переменного и постоянного тока.

этого типа колебания выходного напряжения могут быть весьма незначительными, но они всегда существуют.

Способность выпрямителя поддерживать стабильное напряжение при колебаниях тока тем выше, чем меньше его полное выходное сопротивление. Поэтому сведение этого сопротивления к минимуму крайне необходимо при питании ряда устройств. Полное выходное сопротивление стабилизаторов с отрицательной обратной связью изменяется вместе с частотой. Это происходит в результате того, что вместе с частотой изменяется сопротивление шунтирующих схему емкостей. Из-за уменьшения сопротивления этих емкостей на высших частотах снижается коэффициент усиления цепи обратной связи стабилизатора, что приводит к повышению полного выходного сопротивления выпрямительного устройства. Частично этого можно избежать, если выход выпрямительного устройства шунтировать конденсатором. В этом случае при повышении частоты выходное сопротивление будет уменьшаться. Если коэффициент усиления и полоса пропускания цепи обратной связи стабилизатора достаточны для поддержания сравнительно низкого полного выходного сопротивления в пределах только ограниченного диапазона частот, то величину шунтирующего конденсатора следует взять настолько большой, чтобы обеспечить необходимое сни-

иазываемым катодным повторителем. Все три схемы подобны по принципу действия, но различаются по способу подачи смещения на управляющую сетку, что в свою очередь определяет разницу в параметрах стабилизации этих схем по постоянному и переменному току.

Высказанные ранее соображения относительно частотных характеристик стабилизаторов с отрицательной обратной связью неприменимы к этим трем схемам, так как они не имеют отдельной усилительной лампы.

На рис. 15-29,а показана одна нз простейших схем стабилизаторов с отрицательной обратной связью. В этой схеме часть любого изменения выходного напряжения Лс/вых, опре-

деляемая соотношением -75-г~п~~ поступает «1 ~г «з

на сетку лампы Л, в виде изменения ее смещения. Указанное изменение смещения заставляет стабилизатор, эквивалентный в данном случае по действию генератору с напряжением,

равным --ssii-> противодействовать из-

\l Т \2

менению выходного напряжения. Оптимальная стабилизация имеет место, когда отношение

-=-равно единице. По этой причине

«1 Т «2

стабилизация становится меньше оптимальной, если рабочее смещение лампы Л1 мало по срав-



нению с выходным напряжением. Это объяс-няется тем, что дробь - - будет при этом

«1 Т «2

значительно меньше единицы. Регулятором выходного напряжения является катодный потенциометр лампы Ль Коэффициенты стабилизации переменного напряжения kCT и постоянного напряжения КСТ, равные каждый отношению изменений входного напряжения к соответствующим изменениям выходного напряжения, определяются уравнением (15-18). Полное выходное сопротивление ZBb!X и активное выходное сопротивление /?вых стабилизатора даются уравнением (15-19).

Ri + Я3 Rk

e-Ri

Ri+R-2

(15-18)

где r?K =

Ян (Й1 + Rt)

Ri + Ri + R* Дцвх - входное напряжение переменного тока

(пульсация); иш\ - выходное напряжение переменного тока (пульсация); AUVX - изменение постоянного входного напряжения;

hUBbn- изменение постоянного выходного па-пряжения;

ka - коэффициент стабилизации переменного напряжения, равный отношению входного переменного напряжения к соответствующему выходному напряжению;

Кп - коэффициент стабилизации постоянного напряжения, равный отношению изменения входного постоянного напряжения к соответствующему изменению еыходного напряжения.

вых -вых

(Ri + Rt) (/?» + Ri)

Rite -V 1) + Л>-

Rs + Ri •

(15-19)

Показанная на рис. 15-29,6 схема аналогична схеме на рис. 15-29,а, но она дополнена цепью R, - С, которая стабилизирует напряжение смещения сетки относительно земли. Являясь развязывающей цепью, она освобождает сетку от влияния колебаний входного переменного напряжения или переменного тока нагрузки. В этой схеме изменение переменного выходного напряжения Дивых влечет за собой изменение смещения на сетке лампы Изменение смещения эквивалентно работе генератора, имеющего э.д.с. р.Д«вых, направленную навстречу ii компенсирующую изменения выходного напряжения. Целесообразно выбирать Rt таким, чтобы его величина была в несколько раз больше сопротивления конденсатора С на самой низкой частоте входного напряжения и частоте колебаний тока нагрузки. Произвольно можно принять некоторое минимальное соотношение этих величин, например 10: 1. Параметры этой схемы по постоянному току аналогичны параметрам схемы на рис. 15-29,а. Параметры схемы по переменному току зна-

чительно улучшены и выражаются уравнениями

Ri + /?з

+ р. + 1, (15-20)

где я - *н (/?, + *,)

(Ri + Rt) (Ri + R3) (Ri + Rt)te+ \) + Ri + Ri

(15-21)

На рис. 15-29,в дана третья схема стабилизатора с катодной нагрузкой. И для переменного и для постоянного токов эта схема имеет максимальные коэффициенты стабилизации и минимальные полные выходные сопротивления, которых удается достигнуть в схемах с катодной нагрузкой. Регулятором выходного напряжения в этой схеме является сеточный потенциометр Rb. Применяемые к пен уравнения:

kcr - Кст [пользоваться уравнением (15-20)];

[пользоваться уравнением (15-211].

Если в схемах на рис. 15-29,6 и в Rs мало по сравнению с а сумма Rt 4- R2 велика по сравнению с полным выходным сопротивлением лампы, то полное выходное сопротивление в схеме на рис. 15-29,6 для переменного тока и полные выходные сопротивления для переменного и постоянного тока в схеме на рис. 15-29, в будут приблизительно равны

Ri 1

-:-г- или почти равны (х 4- 1 v S - • • -

Пример 15-12

Используя одну триодную часть лампы 12AU7 в схеме, показанной на рис. 15-29,0, обеспечить получение на нагрузке 25 ООО ом выходного напряжения 150 в.

а) Определить данные схемы, если сопротивление источника тока равно нулю, а входное напряжение равно 250 в.

б) Определить увеличение выходного напряжения при повышении входного до 300 в.

в) Определить повышение выходного напряжения при уменьшении тока нагрузки до 2 ма.

Решение

1. Найдем величину RK. Здесь RH = = 25 000 ом. Пусть /?, 4- Rs = 250 000 ом (в целях снижения расхода тока). Тогда

(«14-/?,)Ян

250 000 • 25 000

к Ri + R2-\-Ra 250 000 4-25 000 = 22 700 ом.

2. Определим необходимое напряжение смещения. Падение напряжения на лампе равно разности питающего и выходного напряжений, т. е. 250-150=100 в. Ток через лампу равен выходному напряжению, деленному на RK,

т. е. 22 700 Мй Отсюда необходимое для лампы 12AU7 смещение равно приблизительно - 2 в.



щение то

3. Найдем величины Ri и /?2. Так как сме-

найдем величины Ki и /\2. 1ак как с mi

равно - 2 в, а напряжение катода 150 -

смещен ие

(.Ri + Rt)--

выходное напряжение

= т-г • 250 000=3 330 ом; 150

#з = 250 000 --/?! = 246 700 аи.

4. Рассчитаем коэффициенты стабилизации kCT и /ест. При анодном напряжении 100 в и анодном токе 6,6 ма внутреннее сопротивление и коэффициент усиления триодной части лампы 12AU7 соответственно равны Rt =» 10 000 олг и 1x20. Из уравнения (15-18)

&ст - Кет-

10 000 ,20-3 330

22 700 250 000

-Ь 1 == 1,71.


следовательным включением регулирующей лампы и одной управляющей лампой. На рис. 15-30,а показана весьма распространенная схема стабилизатора с последовательным включением регулирующей лампы. В этой схеме Л, -• последовательно включенная регулирующая лампа; Л2 - управляющая лампа и Л3 - стабилитрон, стабилизирующий так называемое опорное напряжение. Необходимое при заданной нагрузке смещение лампы Л2 устанавливается потенциометром R17. Величина этого смещения должна быть такой, чтобы зависящий от нее потенциал анода лампы Л2 установил на сетке лампы смещение, необходимое для получения заданного выходного напряжения. Принцип действия схемы на рис. 15-30,а заключается в следующем. Колебания выходного


Рис. 15-30. Схема стабилизаторов с отрицательной обратной связью, последовательным включением регулирующей

лампы и одной управляющей лампой. а - простейшая схема; б - усовершенствованная схема.

5. Найдем увеличение выходного напряжения MJm

шается с 250 до 300 в.

» ст=

когда входное напряжение повы-

АГС-

1,71

= 29,2 е.

6. Рассчитаем активное и полное выходные сопротивления /?ВЬ]Х и ZBblx. Из уравнения (15-19)

250 000 • 10 000

8ЫХ - ZBbix-(з ззо . 21) + 246 700 + 10 000 - = 7 650 ом.

7. Определим увеличение выходного напряжения, когда ток нагрузки падает До 2 ма.

Изменение выходного напряжения равно отрицательному изменению тока нагрузки X X Явых = - (-0,002) • 7 650 = 15,3 е.

Примечание. Если бы использовалась схема, показанная на рис. 15-29,в, то Кст и kCT были бы равны 21,4, а /?вых и 2ТВЬХ были бы равны 475 ом. В этом случае повышение выходного напряжения на 50 в привело бы к увеличению выходного напряжения всего на 2,34 в, а снижение тока нагрузки до 2 ма вызвало бы рост выходного напряжения всего на 0,95 в.

Стабилизаторы с отрицательной обратной связью, во-

напряжения, возникающие за счет изменений входного напряжения или тока нагрузки, усиливаются лампой Л2 и поступают на сетку лампы Л-.. Полярность поступающих на сетку лампы Л. сигналов такова, что лампа Лг будет противодействовать колебаниям выходного напряжения, т. е. стабилизировать его. Параметры стабилизатора для переменного и постоянного напряжений отличны друг от друга. Это объясняется наличием емкостей Сь С2 и С3. Емкость С2 поставлена для подавления шумов, возникающих в стабилитроне Л3 за счет тлеющего разряда. Предельная величина С2 указывается в паспорте стабилитрона и составляет обычно 0,1 мкф. Ci и /?2 образуют развязывающую цепь. Их величины выбираются такими, чтобы эта цепь препятствовала попаданию на лампу Л2 напряжения пульсаций, имеющихся в анодной цепи лампы Ль Обычно величина сопротивления Ri берется по крайней мере в 50 раз больше величины сопротивления конденсатора Ci на частоте пульсаций. Чтобы свести к минимуму сдвиг фазы и увеличить до максимума усиление схемы по переменному току, следует так выбирать конденсатор С3, чтобы его сопро-тивление было намного меньше сопротивления Rb- Это условие должно соблюдаться и для частоты пульсаций и для самой низкой частоты колебаний тока нагрузки. Обычно Rb имеет величину в несколько сотен тысяч ом. Для сокращения расхода тока величина суммы /?16,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 [145] 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0076