Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 14

Транзисторы VT1 и VT2 в данной схеме должны быть однотипными. Поскольку коллектор и база транзистора VT1 закорочены, то R_к1 обеспечивает подачу одного и того же напряжения U_б на базы VT1 и VT2. В силу идентичности транзисторов, падения напряжения на эмиттерных резисторах R_э1 и R_э2 равны:            R_э1·I₁ = R_э2·I₂ , откуда . Если включить в схему равные резисторы R_э1 и R_э2, то и токи коллекторов будут равны: I₁ = I₂. Отсюда название схемы: «токовое зеркало».

Рассуждения, относительно пределов сопротивления резистора R_н в схеме рис. 3.5 справедливы также и для данной схемы.

Мощные стабилизаторы тока используют сходные принципы стабилизации, однако требуют применения дополнительного усилителя мощности, рис. 3.7. В приведенной схеме операционный усилитель DA совместно с транзистором VT образуют повторитель напряжения, снимаемого со  стабилитрона VD. Нагрузкой повторителя является резистор R_и, включенный между общей точкой схемы и истоком полевого транзистора VT. Если резистор R_и имеет хорошую температурную стабильность, то через него и, соответственно, через сопротивление нагрузки R_н,  всегда будет протекать неизменный ток . Стабилизированный ток будет поддерживаться в цепи нагрузки при изменении сопротивления R_н от нуля до значения, при котором общее сопротивление цепи  R_н + R_и становится настолько высоким, что уже не позволяет иметь необходимый ток при заданном U_п.

В рассмотренной схеме энергетически не выгодно иметь большое сопротивление истокового резистора R_и. В зависимости от значения стабилизируемого тока, сопротивление R_и берут от долей Ома до десятков Ом, а напряжение стабилизации стабилитрона VD – в единицы вольт. Качество стабилизации тока определяется температурной стабильностью резистора R_и. Наилучшие результаты дает использование прецизионных проволочных резисторов мощностью 1 … 5 Вт с допустимым отклонением номинального сопротивления 0,1 … 1%.

3.4. Задание на проведение исследований

1. По заданию преподавателя рассчитайте, соберите и настройте несколько схем стабилизаторов напряжения и тока.

2. В качестве сопротивления нагрузки стабилизаторов используйте набор резисторов с различными сопротивлениями.

3. При исследовании стабилизаторов напряжения снимите зависимости U_вых = f(U_вх) для различных R_н.

4. При исследовании стабилизаторов тока снимите зависимость I_н = f(R_н) при неизменном напряжении питания U_п. Проверьте возможность работы операционного усилителя в схеме, изображенной на  рис. 3.7, с однополярным напряжением питания +U_п .

3.5. Содержание отчета

Отчет должен содержать исследуемые схемы, теоретические соотношения для расчета стабилизаторов напряжения и тока и расчет исследуемых схем, результаты исследований стабилизаторов напряжения и тока, выводы.

3.6. Вопросы для самопроверки

1. Почему стабилизатор напряжения без ООС имеет падающую зависимость U_вых от тока нагрузки ?

2. Какие преимущества дает замена в стабилизаторе напряжения транзисторного балласта, состоящего из одного транзистора, на составной транзистор?

3. Можно ли в схеме стабилизатора напряжения с регулятором (рис. 3.4) иметь напряжение стабилизации стабилитрона ниже выходного напряжения стабилизатора?