сравнительно высокое выходное сопротивление. Это обстоятельство, как уже отмечалось, ограничивает выходной ток.

В двухкаскадном стабилизаторе, показанном на рис. 23-11, транзистор Тх является регулирующим элементом, а транзистор Гг - сравнивающим и усилительным. Следовательно, в данном

случае /р = 7?у = Гд + /?вх2 11 = РаРь где /?вха - входное сопротивление усилительного каскада ОЭ:

Используя формулу (23-17), получаем характеристическое сопротивление, близкое к выходному сопротивлению стабилизатора. Запишем их в следующей форме:

д + б2 + (1+Р2) э2

Рис. 23-11. Двухкаскадный последовательный стабилизатор со стабилитроном в базовой цепи.

1+Р Р2

(23-48)

где = Фг э2- Например, если /з2 = 10 мА, Гб2 = 50 Ом; Pi = Р = = 30 и Гд = 10 Ом, то /?вь1х 0.15 Ом. Как видим, выигрыш по сравнению с однокаскадной схе?лой весьма значительный. Соответственно юзрастает коэффициент стабилизации. Согласно (23-43в) при Ri = Гкх и (/р. ин = О получаем:

+б2+(+Р2)2

(23-49)

Если параметры имеют указанные выше значения и - 5 кОм, 10 К- 1000.

Токоотводящий резистор Ro выполняет примерно ту же функцию, что и на рис. 23-9, а его сопротивление рассчитывается по формуле

0 = 7-=-. (23-50)

где и61 i t/g и /б1 кс ~ /а1макс/(1 + Pi)-

Напряжение £д должно быть хорошо стабилизировано. В противном случае, как и в однокаскадной схеме, уменьшается коэффициент стабилизации. Это уменьшение можно оценить с помощью (23-44), так как случай Ео = f (Ui) равносилен наличию цепи прямой связи (рис. 23-8). Подставив в (23-44) значения

Ri = г*; Ку4=-/?оИ Ki4 = I + Pi (где h = Afo/Af/i - коэффициент, характеризующий зависимость от входного напряжения ), получим, что ко-Эффици-ент стабилизации уменьшается в 1 hri/Rg раз. Следовательно, стабильность напряжения Ео нужно обеспечивать из условия h < /?о/г-к1. Если h - I, т. е.

* Выражение Ry =/?о получается, если приравнять ток А/у4= AUi/Ryi (рис. 23-8) току A/jR= До З-П) при l/g fsU= const.

если резистор Rq питать непосредственно от входного напряжения, то коэффициент стабилизации уменьшается в 1 + ri/Ro раз и выражается формулой (23-49), в которой следует заменить гораздо меньшей величиной Rq. При малых токах значения К могут составлять 10-20 и менее, а значит, такая схема оказывается практически непригодной.

Обычно минимальный рабочий ток стабилитрона больше базового тока в транзисторе Tg. Поэтому приходится вводить дополнительное смещение в виде токоподводящей цепи Е, R, показанной ка рис. 23-П пунктиром. Параметры этой цепи выбираются из очевидного соотношения

(23-51)

Чтобы избежать применения токоподводящей цепи, включают стабилитрон не в базовую, а в эмиттерную цепь усилительного транзистора (рис. 23-12); эмиттерный ток обычно достаточен для питания стабилитрона: /э2 нн j> д.мин (в противном случае следует питать стабилитрон от выходного напряжения через балластный резистор, см. рис. 23-13). Недостатком эмиттерного включения является повышенное значение входного сопротивления усилителя

Ry = R.x2 = /-63 + (1 + Рг) {Гд2+ Гд)

И соответственно характеристического и выходного сопротивлений

(a2-f )(l-fP2)-fr62

вых Rco -

I + P1P2

(23-52)

Рис. 23-12. Двухкаскадный последовательный стабилизатор со стабилитроном в эмиттерной цепи.

Увеличение /?оо приводит к уменьшению коэффициента стабилизации:

С+РЛ) (i-s i)

(+S i)a

Гб2 + 1Га + Гэ2)0+2) д + -эг + -бг/Рг

(23-53)

Полагая значения параметров прежними, получаем Ro я 0,45 Ом и /С 300, т. е. в 3 раза хуже, чем при базовом включении. Большее значение /?оо при прочих равных условиях приводит к меньшему допустимому току нагрузки.

Двухкаскадные стабилизаторы с параметрами 7?вых = 0,1 0,5 Ом; К = 200 -т- 500 и рабочими токами 0,2-ь0,5 А являются типовыми для многих устройств. В случае больших токов (мощностей) и повышенных требований к стабильности необходимо дальнейшее уменьшение характеристического сопротивления путем увеличения коэффициента усиления Ки Это достигается либо применением многокаскадных усилителей вместо одного каскада 1173], либо применением составного транзистора в качестве регу-

Тх. Последний путь иллюстрируется

лирующего транзистора схемой на рис. 23-13.

Здесь составным транзистором (см. § 4-11) является комбинация транзисторов Ti, Га и Гд. Как известно, составные транзисторы характеризуются огромными значениями Р- в данном случае Р1Р2Р3 и может составлять десятки

тысяч вместо 30-50 для одиночного транзистора. Заменяя в формулах (23-48), (23-49) и (23-52), (23-53) индексы 2 индексами 4 и подставляя Pj, вместо Р, легко убедиться, что выходные сопротивления уменьшаются, а коэффициенты стабилизации увеличиваются в Р2Р3 раз. В такой схеме значение /?вых может составлять сотые и тысячные доли ома. Количество транзисторов в составном транзисторе диктуется конкретными требованиями к стабилизатору.

Резисторы /?о1.2. показанные пунктиром, призваны обеспечить нормальные рабочие режимы составляющих транзисторов; сопротивления этих резисторов выбираются из соотношения

f/6v

(23-54)

Рис. 23-13. Последовательный стабилизатор с составным регулирующим транзистором.

JЭ IV-I-1) -6v

где токами /3 и !(, задаются с учетом тока

нагрузки и коэффициентов р. Сопротивление Rq оценивается из формулы (23-50) при замене индексов 1 и 2 на 3 и 4. Сле-к t/g в формулах (23-50) и (23-54) может привести к заметным ошибкам, так как напряжения U(,g при больших токах превышают 1 В у германиевых транзисторов и 2 В у кремниевых.

дует заметить, что приближение Ug

23-4. СРАВНЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

Из соотношения (23-6а) следует, что параллельные стабилизаторы нечувствительны к перегрузкам по току, так как с увеличением тока ток регулирующего элемента уменьшается. При токах /н, заметно больших расчетного значения / .макс, регулирующий транзистор запирается. При коротком замыкании на выходе напряжение полностью падает на балластном сопротивлении и регулирующий транзистор оказывается вне опасности. Последовательные стабилизаторы, как следует из соотношения (23-32а), чувствительны к перегрузкам, поскольку ток нагрузки и ток регулирующего элемента возрастают одновременно и в равной степени. При токах / > / . акс усилительный и опорный элементы оказываются запертыми, а регулирующий транзистор работает с максимальным базовым током, определяемым величиной токоотводящего сопротивления и разностью потенциалов Ui-U. Короткое замыкание на выходе ((/g = 0) увеличивает базовый ток регулирующего транзистора и напряжение на нем в отношении Ui/iUi-U), т. е. обычно в несколько раз. При этом рассеиваемая