Выражение (23-58) подтверждает, что сопротивления делителя желательно делать возможно меньшими, стремясь в пределе к неравенству

RMe<r+Ry (23-59)

Практически условие (23-59) редко выполнимо; оно приводит к таким токам в делителе, которые сравнимы с током нагрузки, что резко снижает к. п. д. и требует излишне мощных регулирующих транзисторов. По этой причине использование делителей в маломощных однокаскадных стабилизаторах не всегда возможно. Заметим еще, что наличие делителя в последовательных стабилизаторах автоматически решает проблему шунта, обеспечивающего минимальный ток регулирующего элемента при холостом ходе [см. замечания к (23-34)]. .

Из формулы (23-58) видно, что даже в предельном случае, при /?дел = о, параметры схемы с делителем в 1/х раз хуже, чем параметры без делителя, т. е. во столько раз, во сколько напряжение Ui превышает напряжение бд. Следовательно, при регулировке еьаодного напряжения параметры стабилизатора неизбежно меняются.

Они имеют оптимальные значения при минимальном выходном напряжении и ухудшаются с ростом напряжения. Поэтому при

расчете параметров стабилизатора нужно ориентироваться на худший случай-макси-d мальное выходное напряжение.

O-t-

При эмиттерном включении стабилитрона неравенство, аналогичное (23-59), имеет вид:

?дел<(1+Р)д + в

(23-60)

Рис. 23-16. Использование делителя со стабильным смещением для получения малых выходных напряжений.

Это неравенство легче выполнить на практике, особенно в мощных стабилизаторах, вследствие чего ухудшение параметров по сравнению с такой же схемой без делителя получаегся сравнительно небольшим.

Для получения малых напряжений, регулируемых как по величине, так и по полярности, обычно используют встречное включение двух стабилизаторов с разными выходными напряжениями. Результирующее выходное напряжение U2 = U21 - U22 может быть сколь угодно малым и можег регулироваться в пределах dz (/ акс- Выходное сопротивление такой системы, разумеется, равно сумме /?вых1 + выхз. а коэффициент Стабилизации получается хуже, чем у каждого из стабилизаторов, и уменьшается с уменьшением результирующего выходного напряжения.

На рис. 23-16 показан еще один способ, позволяющий получить малые выходные напряжения. Если выполняется условие (23-56), то через сопротивление Ri проходит заданный ток 12 ~ UJR2. Поэтому, меняя значение R, можно получить как весьма большие, так и весьма малые напряжения U2, близкие к нулю. Практически С/гмин Ub6 ~ (,5 В. Изменение полярности выходного напряжения в такой схеме, конечно, невозможно.

Для получения положительной полярности выходного напряжения в параллельных стабилизаторах, в частности диодных, достаточно изменить точку заземления и переместить балластное сопротивление в провод, соединенный с положительным входным зажимом. В .последовательных стабилизаторах возможны еще два пути: либо использовать транзисторы п-р-п во всех каскадах при сохранении общей структуры схемы, либо подключить нагрузку в коллекторную цепь регулирующего транзистора р-п-р (рис. 23-17). Схема, показанная на рис. 23-17, имеет практически те же параметры, что и схема на рис. 23-11, так как эмиттерный и коллекторный токи транзистора почти одинаковы и почти одинаково зависят от управляющего тока базы. Однако изменившаяся полярность выходного напряжения заставляет использовать в усилительном каскаде транзистор типа п-р-п и несколько изменить способ включения стабилитрона [177]. Интересно отметить, что сочетание транзисторов р-п-р и п-р-п, вообще говоря, исключает необходимость в токоотводящем сопротивлении (Rg на рис 23-11).

Включение амперметра, измеряющего ток нагрузки, между выходом регулирующего транзистора и цепью обратной связи характерно для любого стабилизатора. В противном случае (если включить прибор после цепи обратной связи) сопротивление амперметра непосредственно, складывается с выходным сопротивлением схемы и существенно увеличивает его.

Температурная стабильность. Во всех рассмотренных стабилизаторах, как параллельных, так и последовательных, выходное напряжение либо равно сумме

Рис. 23-17. Последовательный стабилизатор 1с положительной полярностью выходного напряжения.

(23-61)

либо пропорционально этой сумме. Поэтому временной и температурный дрейфы выходного напряжения определяются изменениями компонентов и U при неизменных значениях Ui и R- )Времен-ной дрейф напряжения Уд, как отмечалось в § 3-3, практически отсутствует, а временной дрейф напряжения Ugs носит хаотический характер и во многом зависит от качества транзистора. Соответствующие данные приводились в § 17-3.

Зависимости напряжений U и Ug6 от температуры при заданных токах характеризуют температурными чувствительностями напряжения, о которых говорилось в § 2-8 и 3-3. Напомним, что температурная чувствительность стабилитронов обычно положительна, возрастаете увеличением номинала U и увеличивается с ростом тока 1д. Температурная чувствительность эмиттерного перехода отрицательна при малых токах и уменьшается с ростом тока Ig. Поэтому результирующая температурная чувствительность выходного напряжения зависит как от режима транзистора, так и от номиналаУд.

Практически положительная составляющая температурной чувствительности всегда превалирует, т. е. выходное напряжение растет с температурой. Суммарная температурная чувствительность обычно лежит в пределах 2-5 мВ/°С. Если это значение неприемлемо, следует использовать составной опорный элемент, в котором сочетаются прямые и обратные включения стабилитронов. С помощью токоотводящих сопротивлений можно регулировать ток в каждом из стабилитронов последовательной цепочки, добиваясь оптимального результата. В транзисторных стабилизаторах можно часть стабилитронов включать в эмиттерную цепь, а часть - в , базовую, используя различие токов в этих цепях для получения необходимых значений температурной чБствитель-ности. Составные опорные элементы позволяют в ряде случаев снизить суммарную температурную чувствительность до 0,1 мВ/°С. Однако взаимная компенсация температурной чувствительности имеет место лишь в сравнительно узком диапазоне тока /д, что нужно учитывать при конструировании схемы. Общее сопротивление Гд комбинированного опорного элемента равно сумме сопротивлений отдельных стабилитронов.

Изменения температуры не только обусловливают дрейф выход-нрго напряжения, но и влияют на параметры стабилизатора К и Яъых- Так, формулы (23-26) и (23-48) показывают, что характеристическое сопротивление зависит, в частности, от величины р, которая меняется с температурой. Учитывая данные, приведенные в § 4-6 (см. рис 4-20), можно произвести приближенную оценку зависимости квых(Т). Обычно в диапазоне ± 60° С выходное сопротивление изменяется на 50% и больше, уменьшаясь с ростом температуры.

Коэффициент стабилизации в параллельных схемах меняется обратно пропорционально характеристическому сопротивлению и, следовательно, увеличивается с ростом температуры. В последовательных схемах коэффициент стабилизации согласно (23-49) зависит еще и от величины г, которая меняется с температурой по сложному закону. Соответственно более сложной будет зависимость К{Т).

При отрицательных температурах значение К заметно уменьшается в обоих типах стабилизаторов.

Зависимость параметров от частоты и режима. Выходные сопротивления транзисторных стабилизаторов, особенно многокаскадных, чрезвычайно малы. Однако этот вывод относится лишь к статическим величинам /?вых- При скачкообразных изменениях тока нагрузки, а также при Наличии в нем высокочастотных составляющих приходится считаться с комплексным характером сопротивления Zgx [1761. Например, при скачкообразном изменении тока /н коэффициент р у транзисторов в первый момент равен нулю. Соответственно в формуле (23-17) будет Ki (0) = О, и тогда начальное выходное сопротивление

, , ?вь,x(0)co(0)я rд-frб-f/ з.