Значение /вых(0) может в десятки раз превышать установившееся значение /?вых- Поэтому выходное напряжение в первый момент после скачка может существенно измениться и восстановится лишь спустя некоторое время, определяемое постоянными времени тр. Во избежание таких переходных процессов выход стабилизатора шунтируется конденсатором достаточно большой емкости. Эту емкость можно выбирать из условия

С/?вь,х.ср>То. (23-62)

где То - эквивалентная постоянная времени (которую в первом приближении можно считать суммой постоянных времени тр каждого из транзисторов), а /?вых.ср - усредненное (по интервалу переходного процесса) выходное сопротивление. Весьма грубым

приближением можно считать /вых.ср = УЯвых (0) /?вых- При усредненном выходном сопротивлении,

примерно равном 0,1 Ом, и величине -р-т-сь

То около 10 мкс необходимое значе- i л v

ние емкости получается весьма боль-

шим - сотни микрофарад.

Коэффициент стабилизации как функция Rca тоже является комплексной величиной, модуль которой уменьшается с ростом частоты пульсаций и скорости изменения входного напряжения. Однако скачкооб- Рис. 23-18.- Происхождение по-разные изменения напряжения ложительной обратной связи по

маловероятны, так как стабилизатор обычно питается от выпрямителя с

хорошим фильтром. Конденсатор С, включенный на выходе стабилизатора, уменьшает влияние и этих изменений, если они имеют место.

Наличие нескольких фазосдвигающих звеньев в цепи обратной связи при достаточно большом коэффициенте усиления может обусловить колебательный характер переходного процесса и даже привести к самовозбуждению схемы. Увеличение емкости С не всегда достаточно для ликвидации этих нежелательных явлений. Поэтому иногда приходится дополнять схему специальными стабилизирующими цепочками, руководствуясь общими принципами, известными из теории усилителей (см., например, [62], § 5-5).

Еще одной причиной самовозбуждения может быть паразитная обратная связь по току нагрузки. На рис. 23-18 показана часть стабилизатора, с сопротивлением Rj, которое обусловливает такую обратную связь. Вообще говоря, сопротивление Rj позволяет уменьшить выходное сопротивление схемы, но может сделать его и отрицательным. В самом деле, если = О, то выходное напряжение t/a, как известно, уменьшается с ростом тока 1. Если же. R, фО,го напряжение и j = i Rj, складываясь с опорным напряжением U, стремится увеличить напряжение f/g. При условии R[ = Rgj. теоретически должна иметь место компенсация обоих явлений, что равносильно нулевому результирующему сопротивлению. При условии Rj> Rj результирующее сопротивление будет отрицательным, а это может привести к самовозбуждению схемы. Учитывая, что в ряде случаев

роль сопротивления Rj может играть сопротивление монтажных проводов, желательно при монтаже стабилизаторов с очень малым выходным сопротивлением производить пайку всех концов, идущих к выходным зажимам, в двух узловых ючках.

Важнейший параметр всякого стабилизатора - характеристическое сопротивление Rco - зависит от рел<има работы транзисторов и, следовательно, от значений входного напряжения и нагрузочного тока. Последняя зависимость играет главную роль, если ток нагрузки меняется в широких пределах. Как известно, коэффициент передачи р и сопротивление эмиттерного перехода Гд уменьшаются с увеличением рабочего тока транзистора, причем зависимость Гд{1д) более сильная. Поэтому характер функции /?оо(/н), определяющей параметры К и /?вых. во многом зависит от относительной роли члена (1 -Ь Р)/э в числителях выражений (23-26) и (23-48). Роль этого члена особенно существенна при малых токах первого усилительного транзистора, т. е. при полной нагрузке стабилизатора.

Функции RuxUJ и /С(/н) в общем случае могут быть немонотонными. Однако в последовательных стабилизаторах, в которых важное влияние на коэффициент стабилизации оказывают не столько п;араметры и Р, сколько сопротивление / регулирующего транзистора, значение К, как правило, уменьшается с увеличением нагрузочного тока.

Изменения входного напряжения влияют на параметры стабилизаторов постольку, поскольку в последовательных схемах при этом меняется напряжение на регулирующем транзисторе, а в параллельных - его ток.

23-6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТАБИЛИЗАТОРОВ

Энергетический расчет стабилизаторов, т. е. выбор регулирующего элемента (по напряжению, току и мощности), определение входного напряжения и оптимального балластного сопротивления осуществляются по общим формулам, приведенным в § 23-2 и 23-3, с учетом к. п. д. и минимальных величин /p. , (/р.мин. н.мии. которыми задаются из тех или иных соображений.

При выборе стабилитронов или их комбинаций (составных опорных элементов) руководствуются, конечно, значением выходного напряжения ((/д= змии), а также желательным значением температурного дрейфа (см. § 23-5).

Что касается усилителя, то его главная функция - обеспечить необходимое значение характеристического сопротивления и тем самым дифференциальных параметров /?вых и К- Последние характеризуют качество стабилизации, и соответствующие расчеты полезно рассмотреть несколько подробнее.

На практике чаще всего встречаются два варианта расчетов: 1) по допустимым отклонениям выходного напряжения в зависимости от изменений тока нагрузки и входного напряжения: бгдоп 2доп [ - (23-4)]; 2) по желательным

величинам выходного сопротивления R bix и коэффициента стабилизации К. Строго говоря, первый вариант является основным, поскольку параметры Rmx и К в конце концов призваны обеспечить допустимые, значения и oU.

Рассмотрим эти два варианта.

1. Заданы значения бздод и 6. Подставим в выражение (23-46) R = = R и положим бд бгдсп тогда получим:

р адопг (23-63)

Подставим в выражение (23-4в) значение К из (23-43в) или (23-19в) и положим б g б. тогда получим:

для последовательной схемы , -

. для параллельной схемы

Здесь для последовательного стабилизатора сопротивление Ri может считаться известным. Для параллельного стабилизатора сопротивление Rq, вообще говоря, величина произвольная; при оптимальном режиме, подставляя (23-12), получаем:

1 мнн >l

Очевидно, что из двух значений R, определяемых неравенствами (23-63) и (23-64), следует выбрать меньшее. Поскольку R согласно (23-17) зависит только от параметров Ry и Ki и поскольку параметр Ry трудно менять в широких пределах, необходимое значение R обеспечивают в первую очередь за счет параметра Ki, рассчитывая (усилительный элемент стабилизатора на усиление Ki/Pp, где Рр - коэффициент усиления регулирующего элемента.

2. Заданы параметры Rbux и К- Тогда из определения коэффициента К, полагая R = К и подставляя значения f/ нетрудно получить:

для последовательного стабилизатора

-абУ (23-65а)

(1-Ощ) 12

для параллельного стабилизатора

оп Л -W-R.ux.. (23-656)

В последнем выражении, конечно, подразумевается, что К < К, где определяется формулой (23-20). В противном случае праваи часть (23-656) получается отрицательной.

Удовлетворить неравенствам (23-65) далеко не всегда удается, так как сопротивление Ri задано вместе с регулирующим транзистором, а сопротивление Rq, выбранное из (23-656), может оказаться намного больше оптимального. Поэтому чаще всего приходится подгонять RetAx (в сторону уменьшения) под желательные значения Ri и Rq. Коэффициент усиления Ki рассчитывается, как и в первом варианте, по значению = R согласно (23-17).

* Поскольку коллекторное сопротивление транзистора зависит от тока, следует . использовать значение Ri, соответствующее максимальному току нагрузки, , .