Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ров дополнительно введенного дифференциального каскада на транзисторах, используемого в качестве выходного каскада усилителя обратисж связи. Кроме того, в усилитель обратной связи введен по крайней NKpe еще один дополнительный диф ференциальный каскад на транзисторах, вклюкнньш со стороны входа усилителя обратной связи. На чертеже представлена принцшшальная злектрическая схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжешш. Стабилизатор содержит: последовательно вклю ченный в выходную шину регулирукщий злемент 1 вход которого через усилитель 2 обратной связи с днфференщальным каскадом 3 на транзисторах и шиной питания соединен с делителем 4 выходного напряжения и источником питания опорного напряжения; в общую змиттерную цепь транзисторов диф ференциального каскада 3 включен дополнительно введенный коммутируемый источник 6 тока, подключенный управляемым входом к дополнительно введенному генератору 7 прямоугольных импульсов; в коллекторные цепи транзисторов дифференциального каскада 3 включены дополнительно введенные диоды 8, 9 (в качестве диодов использованы транзисторы в диойном включении), которые через элемент 10, обеспечивающий их смещение в прямом направлении, соединены с шиной питания усилителя 2 обратной связи, причем общие точки коллекторов транзисторов дифференциального каскада 3 и диодов 8, 9 соединены с базами транзисторов дсшолнительно введенного диффере щиального каскада 11 на транзисторах, используемого в качестве выходного каскада усилителя обратной связи. Стабилизатор напряжения работает следующим образом. При отсутствий импульса опроса с генератора 7 коммутируемый источник 6 тока закрыт, и ток через диоды 8 и 9 не проходит. В этом дополнктельньш дафференциальный каскад И и регулирующий злемент 1 находятся в закрытом состоянии. Если же с генератора 7 на вход коммутируемого источника 6 подается импульс соответствующей полярности; то на его выходе в общей эмиттерной цепи дифференциальной пары появляется ток D а , распределяемый между коллекторами дифференциального каскада 3 в соответствии с разностью опорного напряжения снимаемого с опорного источника 5, и напряжения U делителя 4 выходного напряжения. Величины ТОКОЕ в кол лекторах транзисторов дифференциального каскада 3 могут быть аппроксимированы следуницими формуламиУОП -% tlgSXp U-Qn l+eupгдеЗщ .Зк, ,2 ТОКИ В коллекторах диференциального каскадд транзисторов; . m - коэффициент в степени экспоненты, учиьтанщий влияние всех слагаемых тока через переод;Ф, g- - температурньш.потендиал; g - заряд электрона; k - постоянная Больцмана. Токи tJli, ij вьщеляясь на диодах 8 и 9, создают на них падения напряжений U и Up: U,m,, , К2 In, ) 3 где Ug-f g , 30- - средние зьгачения тепло вых токов диодов 8 и 9. Выходное дифференциальное напряжение (ивых.д). управляющее дополнительным дифференциальным каскадом 11, определяется из формулы ивых.,-и8.(5) Подставляя значения токов ответствунвдие выражения при условии идентичности характеристик диодов 8, 9 и транзисторов дифференциального каскадд 3, получим: и„п-ц Напряжение УВЫХ-Д. усиливается дополнительным дифференциальным каскадом 11 и открьшает регулирующий элемент 1, в результате чего на выходе стабилизатора появляется импульсное напряжение, амплитуда которого определяется величине даорного напряжения, снимаемого с опорного источника 5, а длительность определяется длительностью илтульса с генератора . При отклонении амплитуды выходного прямоугольного импульса от номинальной величины на входе дифференциального усилителя возникает сигнал ошибки, которьш усиливается усилителем 2 и поступает на регулирукщий злемент 1, создавая корректирующее воздействие на величину амплитуды выходного импульса. Таким образом с выхода стабилизатора напряжения генерируются прямоугольные стабили:3нрованные импульсы. Поскольку-выходное напряжение с диодов 8 и 9 повторяет величину входного дифференциального напряжения, т. е. равно разности опорного напряжения и напряжения с делителя (см. формулу 6), то очевидно, что это напряжение в первом приближении не зависит от величины т(жа в общей эмиттерной цепи дифференциального каскада 3. Из вышеизложенного следует, что амплитуда импульсов генератора, которая определяет величину общего эмиттерного тока tJg не влияет на коэффициент передачи усилителя 2 и, следовательно, на амплитуду выходных .импульсов. Установка диодов 8 и 9 в коллекторах дифференциального каскада 3 позволяет уменьшить выбросы напряжений в момент появления отпирающего импульса на входе коммутируемого источника 6 тока и повысить быстродействие усилителя. Это обусловлено малым диапазоном изменения коллекторных напряжений, размах которых не превьшшет величину прямого падения напряжения на диодах 8 и 9. Малый диапазон изменения коллекторных напряжений сокращает время переходных процессов, снижает влияние барьерных емкостей коллекторов, обусловленных эффектом Эрли, и исключает насьшдение транзисторов дифференциалъного каскада 11. Ввиду того, что для повышения коэффицие1гга стабилизации необходимо увеличивать коэффициент усиления по напряжению усилителя обратной связи и исключать влияния температурного дрейфа, то первый каскад усилителя желательно иметь с большим коэффициентом усиления. Поэтому в коллекторных цепях первого каскада предпочтительнее ставить резисторы для получения большого коэффициента усиления по напряжению. В то же время наибольшее влияние на быстродействие усилителя оказьтает эффект насьшдешш коллекторных переходов транзисторов выходного дифференциального каскада, работающего в режиме большого сигната. В связи с этим установка диодов 8 и 9 в предпоследнем каскаде наиболее эффективно увеличивает быстродействие усилителя 2 обратной связи nim высоком коэффициенте усиления разности U оп и и , так как в этом случае исключается насьшдение транзисторов выходного каскада, работающего в ре жиме большого сигнала. Таким образом, введение в общую эмнттерную цепь дифференциального каскада транзисторов стабилизатора напряжения коммутируемого источника тока, управляемым входом подключенного к генератору импульсов, позволяет на выходе стабилизатора напряжения прямоугольные импульсы с непосредственной стабилизацией, амплитуда которых устанавливается выходным делителем 4, а длительность - определяется длительностью импульсе с генератора 7, кроме того, это дает возможность уменьшить потребляемую мощность от источника питания, так как в отсутствие импульса с генератора регулирующий элемент закрыт. Установка в коллекторных цепях дифференциального каскада с коммутируемым источником тока и генератором импульсов прямосмещенных диодов исключает влияние амплитуды импульсов с генератора на амплитуду выходных импульсов; введение коммутируемого источ1шка тока с генератором импульсов и диодов в кош1екторные цепи в предпоследний дифференциальный каскад позволяет получить высокий коэффициент стабилиза1ши выходного напряжения при высоком быстродействии н малом времени установления переходных процессов. Формула изобретения 1.Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последовательно в выходную шину регулирующий элемент, вход которого через усилитель обратнсж связи с дифференциальным каскадом на транзисторах и шинст питания соединен с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, отлича ющий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стабилизатора путем получения на выходе стабилизированных по акшлшуде прямоуголшых импульсов, в общую змиттерную цепь транзисторов дифференщ1ального каскада включен допол1штельно введенный коммутируемый источник тока, подключенный управляемым входом к дополнительно введенному генератору прямоугольных импульсов. 2.Стабилизатор по п. 1, отличающийс я тем, что, с целью исключения влияния амплитуды импульсов указанного генератора на амплитуду выходньн импульсов и получения оптимальных переходных характеристик в коллекторные цепи тра зисгоров дифференциального каскада усилителя обратной связи включены дополнительно введенные диоды, которые через элемент, обеспечивакоций их смещение в прямом направлении, соединены с шиной питания усилителя обратнсж связи, причем общие точки коллекторов транзисторов дифференциального каскада и указанных диодов соединены с базами транзисторов дслолннтельно введенного дифференциального каскада на транзисторах, используемого в качестве выходного каскада усилителя обратной связи. 3.Стабилизатор по нп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью псжьпнения коэффициента стабилизации, в усилитель обратной связи введен по крайней мере еще ощн дополнительный дифферешщальный каскад на транзисторах, включенный со стороны входа усилителя обратной связи Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР N 400886, кл. G 05 F 1/56, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 337888, кл. Н 02 М 3/14, 1969.

17

-о

8

9

К

кЪ

-HJ 2

ЛЛ4

1