37. Параметрические и компенсационные стабилизаторы. Защита стабилизатора напряжения от перегрузок.
Существует два вида стабилизаторов напряжения: параметрические и компенсационные. В первом типе стабилизаторов используется постоянство напряжения некоторых видов приборов при изменении протекающего через них тока (например, стабилитрон). Во втором типе стабилизаторов задачу стабилизации напряжения решают по компенсационному принципу, основанному на автоматическом регулировании напряжения, подводимого к нагрузке.
Полупроводниковый стабилитрон — полупроводниковый диод, напряжение на котором сохраняется с определенной точностью при протекании через него тока в заданном диапазоне, предназначенный для стабилизации постоянного напряжения. Принцип действия стабилитрона основан на использовании участка электрического пробоя на обратной ветви ВАХ p-n-перехода.
Основными параметрами стабилитрона являются: напряжение стабилизации Uст — падение напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации; минимальный Iст мин и максимальный Iст макс токи стабилитрона; температурный коэффициент напряжения стабилизации,
дифференциальное сопротивление стабилитрона, определяемое на участке пробоя,
Устройство, предназначенное для стабилизации постоянного напряжения, в котором используется стабилитрон, называется параметрическим стабилизатором напряжения, поскольку его характеристики полностью определяются параметрами стабилитрона.
Высокое
качество стабилизации напряжения можно
получить при использовании компенсационных
стабилизаторов, представляющих собой
автоматические регуляторы, в которых фактически выходное напряжение
сравнивается с эталонным (опорным) напряжением. Возникающий при этом сигнал рассогласования усиливается и воздействует на регулирующий элемент стабилизатора таким образом, что выходное напряжение стремилось бы достичь эталонного уровня. В качестве источника опорного напряжения обычно используют параметрический стабилизатор, работающий с малыми токами нагрузки, реже – гальванические батареи.
Роль регулирующего элемента в этой схеме играет транзистор VT1. С ростом величины входного напряжения Uвх выходное напряжение возрастает, создавая сигнал рассогласования Uбэ на входе усилителя постоянного тока, выполненного на транзисторе VT2. Ток коллектора транзистора VT2 возрастает, а потенциал его коллектора становится более положительным относительно земли. Напряжение база-эмиттер транзистора VT1 уменьшается, что приводит к возрастанию внутреннего сопротивления этого транзистора и падению напряжения на нем. Выходное напряжение при этом уменьшается, стремясь к прежнему значению. Для получения опорного напряжения Uоп используется параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из резистора Rб и стабилитрона VD1.
38. Электронные ключи на бт и пт. Классификация, основные параметры характеристики логических элементов, сравнение.
Электронный
ключ представляет собой устройство,
которое может находиться в одном из
двух рабочих состояний – разомкнутом
и замкнутом и изменяет состояние на
время действия переключающего сигнала.
В качестве переключающих элементов
таких схем могут быть использованы
полупроводниковые диоды, биполярные
и полевые транзисторы, тиристоры.
В ключевом режиме биполярный транзистор
работает в режиме насыщения (замкнутый
ключ) или режиме отсечки (разомкнутый
ключ).
Переходные процессы в электронном ключе на биполярном транзисторе характеризуются длительностью цикла переключения, который можно разделить на несколько отдельных этапов: задержка включения; включение (нарастание тока до величины, соответствующей насыщению); задержка выключения (обусловлена рассасыванием заряда в базе при переходе из режима насыщения в активный режим); выключение (обусловлено уменьшением тока коллектора до значения, соответствующего отсечке). Ключи на биполярных транзисторах имеют ряд недостатков, ограничивающих их применение: ограниченное быстродействие, вызванное конечной скоростью рассасывания неосновных носителей в базе; значительная мощность, потребляемая цепями управления в статическом режиме; при параллельном включении биполярных транзисторов необходимо применение выравнивающих резисторов в цепях эмиттеров, что приводит к снижению КПД схемы; термическая неустойчивость, определяемая ростом тока коллектора при увеличении температуры транзистора. Ключи на полевых транзисторах, бывают с резистивной нагрузкой; динамической нагрузкой, когда транзистор выполняет роль резистора; на комплиментарных парах, т.е. на транзисторах с разными типами проводимости каналов. В ключах с резистивной нагрузкой, когда транзистор закрыт, выходное напряжение стремится к напряжению источника питания (уровень логической единицы U1). Если транзистор открыт входным сигналом, то на открытом транзисторе остаточное напряжение порядка 0,02…0,04 В.
С резистивной нагрузкой
С динамической нагрузкой
В этой схеме ключа роль динамической нагрузки выполняет транзистор VT2. В запертом состоянии ключа, когда на затвор транзистора VT1 подано напряжение Е-3 < U0, положение рабочей точки определяется пересечением обратных характеристик стоковых p-n-переходов активного (VT1) и нагрузочного (VT2) транзисторов и максимальное выходное напряжение близко к напряжению источника стокового питания Umax ≈ ЕC. В открытом состоянии ключа, когда на затвор подано напряжение
Е+3 > U0, рабочая точка В лежит на квазилинейном участке характеристики транзистора VТ1, на котором остаточное напряжение Uост является ничтожно малым. Если бы в открытом состоянии нагрузочный транзистор был закрыт, то выходное напряжение стремилось бы к нулю, и ключ не потреблял бы энергии в статических состояниях. Это достигается на ключах на комплементарных транзисторах. Транзистор VT2 – ключевой, а транзистор VT1 – нагрузочный. Затворы обоих транзисторов объединены и являются входом ключа. При нулевом потенциале на затворах транзистор VT2 закрыт, а транзистор VT1 открыт и работает в линейной области. Напряжение на выходе ключа практически равно Uип. При подаче на затворы напряжения близкого к Uип транзистор VT1 закрывается, а транзистор VT2 открывается. На выходе формируется уровень напряжения, близкий к потенциалу земли.
Логические элементы- элементы схем, выполняющие логические функции. «И», «Или» , «Не» , «и их комбинации». Основными типами логических элементов являются: РТЛ – резистор – транзисторная логика, ДТЛ - диодно-транзисторная логика, ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика, ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика с диодом Шоттки, ЭСЛ – эмиторно-связаная логика, КМОП – комплементарная логика на МОП транзисторах. Параметры логических элементов: коэффициент объединения по входу Коб – число входов, с помощью которых реализуется логическая функция, коэффициент разветвления по выходу Краз показывает, какое число логических входов устройств этой же серии может быть одновременно присоединено к выходу данного логического элемента, быстродействие характеризуется временем задержки распространения сигналов через ЛЭ и определяется из графиков зависимости от времени входного и выходного сигналов. Различают время задержки распространения сигнала при включении ЛЭ, время задержки сигнала при выключении и среднее время задержки распространения.
