в идеальном случае, когда i, ai, шн = О и f> = 1,

ео = -. (21-136)

Эквивалентная э. д. с. Ei представляет собой произведение прямого тока на внутреннее сопротивление параметрического стабилизатора:

£i-/np(0)/?i. (21-14)

Факторы & Оц.г имеют такую же структуру, как и в простейших ГПН, если заменить Е на Ei ц R на Rf.

--n/l -

Как видим, для заданных величин 11 и е нужно обеспечить достаточно большое значение эквивалентной э. д с. Я,- Обычно это не представляет труда, так как сопротивление Ri у стабилизаторов тока велико и необходимое значение получается при сравнительно небольших токах и напряжениях питания .

Например, если по-прежнему f/m = Ю В; е = 1% и = 1, то Ei = 1000 В. Согласно (21-14) для реализации такой величины при Ri = 0,5 МОм требуется / р (0) = 2 мА.

Разделив (21-4) на (21-13а) и учтя (21-14), получим добротность данного варианта ГПН:

(21-15)

она, как правило, много больше единицы. Так, если в условиях последнего примера положить £ = 20 В, то б = 50.

Поскольку в любом стабилизаторе тока /?г > (0), то фактор шунгирующего сопротивления ,f( оказывается в данном типе ГПН значительно больше, чем в простейших ГПН, при том же зарядном токе. Соответственно возрастает влияние Rm на коэффициент нелинейности. Для того чтобы уменьшить это влияние, приходится принимать меры к увеличению Rm, руководствуясь желательным соотношением /?ш Ri-

Из формулы (21-13а), полагая оо, нетрудно получить:

-7(-*--ГГ-

прш \ прш/

Значит, даже в случаг идеального стабилизатора тока коэффициент нелинейности ГПН не равен нулю, а определяется сопротивлением шунтов что, конечно, нежелательно из соображений нестабильности.

3. Третий путь (рис. 21-3, е) состоит в замене постоянного напряжения питания Е меняющимся напряжением вида

e=Ek{Uc-U{), (21-16)

Разумеется, должно выполняться условие Е > И, с тем чтобы зарядный элемент находился в рабочем режиме даже при максимальном напряжении на конденсаторе.

где/г = de/dUc -коэффициент пропорциональности. Тогда из (21-9), подставляя е вместо Е и полагая сначала Uc = Ui, а затем Uc - И, получаем:

1с (0) = 7- -/шо---1;

соответственно из определения (21-26) следует:

в= mO-fe) (21-17а)

~ 1-Ъ- 1( +ш;?) В идеальном случае, когда uj, = О и Э = 1,

Eo-H-k). (21-176)

В формуле (21-17а) факторы йщ, &, ;, имеют те же значения, что и в простейшей схеме (с. 591). Однако в данном случае в выражении для & фактор oiR делится на малую величину 1 -k, что эквивалентно резкому увеличению сопротивления R; это за-ставляег соответственно увеличивать сопротивление (см. аналогичные замечания в предыдущем пункте).

Сравнивая выражения (21-176) и (21-116), легко заметить, что в данном случае при прочих равных условиях необходимое напряжение Е в 1/(1 - k) раз меньше, чем в простейшей схеме. Например, если k - 0,98, то вместо напряжения Е = 1000 В, необходимого в простейшей схеме, потребуется всего лишь £ = 20 В. Аналогичный выигрыш можно обеспечить и при & =4= 1, выбрав соответствующее значение к.

Зависимость (21-16) предполагает, что напряжение е следит за изменениями напряжения Uc с помощью специального следящего устройства. Поэтому такой метод стабилизации тока назовем следящей связью (английское boot-strap), а соответствующие генераторы - ГПН со следящей связью

Деля (21-4) на (21-17а), получаем добротность ГПН в виде

Как видим, в зависимости от величины k добротность может быть сколь угодно большой; практически она составляет до 100 и более.

* В частном случае следящей связи, когда £ = О, т. е. когда стабилизируется (поддерживается) нулевой начальный ток, получается обычная обратная связь по напряжению сигнала (см. рис. 9-8 и 9-9).

Анализ выражений (21-11)-(21-18) приводит к следующим выводам. Простейшие ГПН пригодны при сравнительно малых выходных напряжениях (дятыедоли вольта) и сравнительно больших коэффициентах нелинейности (несколько процентов). ГПН с нелинейным зарядным элементом при наличии подходящего стабилизатора тока могут обеспечить гораздо лучшие параметры (выходные напряжения в несколько вольт и нелинейность до 1%); однако шунтирующее сопротивление ставит принципиальный предел повышению линейности. ГПН со следящей связью наиболее совершенны и универсальны; они могут обеспечить нелинейности порядка десятых долей процента, а выходные напряжения ограничены лишь допустимыми параметрами транзисторов. Дополнительные особенности рассмотренных вариантов будут отмечены в последующих параграфах.

к.макс

OUq Ui Ui<Uc<Uz Uz

Рис. 21-4. Работа разрядного элемента в насыщенном (а) и ненасыщенном (б)

режимах.

Обратный ход. Как уже отмечалось, в ГПН с самовозбуждением роль разрядных элементов играют пороговые устройства. В зависи мости от конкретной схемы такого устройства длительность обратного хода и характер разряда могут быть разными. Что касается ГПН с посторонним возбуждением, то у них разрядные элементы реализуются с помощью насыщенных или ненасыщенных транзисторных ключей, которым свойственны вполне определенные закономерности. Поэтому имеет смысл рассмотреть обратный ход на примере ГПН с посторонним возбуждением, тем более что этот режим более распространен на практике.

Обычно разрядник представляет собой совокупность транзистора, включенного по схеме ОЭ, и резистора /?к, обеспечивающего насыщенный режим транзистора в течение всего разряда (рис. 21-4, а) Возможен другой вариант разрядника, в котором резистор Rk отсутствует, а следовательно, транзистор работает в а к -т и в н о м режиме, поскольку на нем падает все напряжение

Независимо от наличия резистора запертый разрядник можно представить генератором тока /ко. зашунтированным сопротивлением запирания R (см. § 15-3). Ток /ко входит составной частью в ток /ш. а сопротивление R - составной частью в /?ш. Если используется инверсное включение транзистора, ток /ко следует заменить меньшей величиной (P/P;y) /д (см. § 15-2).