Рис. 38.

охлаждения. Только такие термостаты мы здесь и будем рассматривать.

На рис. 38 изображена схема термостата для стабилизации температуры одного или двух полупроводниковых приборов, например термистора в генераторе с мостом Вина или логарифмирующих диодов в логарифмическом усилителе.

С повышением температуры внутри термостата уменьшается сопротивление термистора, находящегося внутри термостата, и уменьшается напряжение, пода-1гв ваемое на базу первого транзистора. Это напряжение сравнивается с напряжением, снимаемым с потенциометра, предназначенного для регулировки температуры. Разность этих двух напряжений усиливается дифференциальным усилителем и подается па подогреватель, так, что при повышении температуры уменьшается количество тепла, выделяемого в подогревателе. Камера термостата делается из медной или алюминиевой трубки диаметром 8 и длиной 20 мм. Подогреватель в виде высокоомного изолированного провода наматывается снаружи. Поверх всего наносится слои термоизоляции. Такое устройство поддерживает постоянство температуры с точностью около однвго градуса. Стабильность температуры можно значительно повысить, если поместить внутрь термостата не только термистор, но и все рассматриваемое устройство, однако в этом случае потребуется значительно увеличить объем камеры и мощность усилителя и подогревателя. Для увеличения мощности усилителя на выходе ыожио включить составной транзистор или, что лучше, добавить еще один каскад усиления по схеме с общим эмиттером, что обеспечит большее усиление мощности. Хорошие результаты могут быть получены при использовании в схеме дифференциального усилителя в интегральном исполнении.

Заметное увеличение мощности легко получить, если перевести дифференциальный усилитель в триггерный режим, при котором выходной транзистор работает подобно ключу н рассеиваемая на нем мощность резко снижается. Для этого достаточно в схеме рис. 38 соединить коллектор третьего транзистора с базой второго через резистор. Введенная таким образом цепь положительной обратной связи преобразует дифференциальный усилитель в триггер.

Если для подогревате я требуется очень большая мощность, то лучше всего использовать тиристорный усилитель мощности, имеющий к. п. д., близкий к 100%. Схема такого усилителя с фазовым управлением изображена на рис. 39. От предыдущей схемы здесь показан транзистор 7"з и используется тот же источник питания. Таким образом, на эмиттер транзистора подается напряжение, которое уменьшается с повышением температуры. На базе T формируется пилообразное напряжения с частотой 100 Гц. Время, в течение которого транзистор находится в отпертом состоянии, за-

висит от знака разности этих двух напряжений и с понижением напряжения на эмиттере уменьшается. Это приводит к тому, что тиристор будет находиться в отпертом состоянии меньший промежуток времени и в нагревателе будет выделяться меньшее количество тепла. При изменении напряжения на эмиттере Ti в широких пределах перебираются все возможные моменты отпирания тиристора. Пилообразное напряжение на базе формируется следующим образом. Конденсатор Сг медленно заряжается через резистор

Рис. 39.

Ri от источника питанпя. Все это время транзистор заперт, так как на его базу через диод Д\ не поступает ток. Но на диод Д\ подается через конденсатор С\ напряжение от двухполупериодного выпрямителя и детектируется им. В результате большую часть времени диод Д\ заперт выпрямленным напряжением. Отпирание диода Д\ и транзистора происходит на короткий промежуток времени, когда напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя близко к нулю. Диод Дг предохраняет транзистор от попадания на его вход чрезмерно большого тока. За то короткое время, когда транзистор Гз находится в проводящем состоянии, конденсатор Сг успевает полностью разрядиться. Далее процесс повторяется.

Для устранения влияния паразитных емкостей, приводящих на некоторых режимах работы к формированию несимметричной пилы и к однополупериодному прохождению тока через тиристор, выпрямитель, питающий тиристор, шунтируется сигнальной лампочкой.

Для предохранения тиристора от пробоя обратным напряжением, которое может быть очень большим при выключении схемы, если нагрузка имеет некоторую индуктивность, выход шунтируется демпферным диодом. Данная схема может питать подогреватель с мощностью до 40 кВт, а при испольеовании маломощных диодов и тиристоров и понижении напряжения, подаваемого на выпрямитель питания тиристорного усилителя, мощность может быть снижена до нескольких ватт. При этом никаких изменений в схеме управления можно не делать

Схему тиристорного усилителя мощности на рис. 39 можно с успехом использовать и для Других целей: создания мощного регулируемого выпрямителя, управления частотой вращения двигателя постоянного тока, для регулировки силы тока в сварочном аппарате постоянного тока и т. д.

Стабилизированные источники питания

Электронные стабилизаторы напряжения чаще всего используются в качестве источников питания различной радиоаппаратуры. В большинстве случаев вполне достаточно поддерживать питающее напряжение постоянным с точностью до 1%. Поскольку в электросети напряжение отклоняется от номинального обычно ие <5олее чем на 20%, достаточен коэффициент стабилизации, равный 20. Такое низкое значение коэффициента стабилизации можно получить от любой простейшей схемы. Тем не менее усложнение схемы стабилизатора, приводящее к возрастанию коэффициента ста-•билизации в 10-100 раз, во многих случаях оказывается очень полезным, поскольку одновременно улучшаются другие характеристики стабилизатора. Прежде всего уменьшается уровень пульсации выпрямленного напряжения на выходе стабилизатора. Стабилизатор работает как очень эффективный сглаживающий фильтр. Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше пульсации. Одновременно резко уменьшается внутреннее сопротивление стабилизатора. Таким образом, добавив в схему стабилизатора один-два транзистора и улучшив его характеристики, можно в схеме выпрямителя ограничиться простейшим сглаживающим фильтром, состоящим из одного конденсатора, а из схемы питаемой аппаратуры исключить целый ряд дополнительных сглаживающих и развязывающих фильтров. В результате возрастает суммарный к. п. д., уменьшаются габариты. В некоторых случаях удорожание, связанное с применением более сложного стабилизатора, может полностью и даже с избытком окупиться за счет упрощения других цепей схемы.

Показанная на рис. 40 схема электронного стабилизатора обладает исключительно высокими параметрами. Ее коэффициент стабилизации может доходить до 10 000 при внутреннем сонротивле-иии менее 0,001 Ом и величине пульсации иа выходе около 70 мкВ. Нестабильность выходного напряжения данного стабялизатора вызывается в основном температурным дрейфом напряжения стабилитрона и в меньшей мере температурной зависимостью характеристик первого транзистора. Для увеличения температурной стабильности необходимо вместо одного транзистора Ti использовать обычный дифференциальный усилитель иа двух транзисторах и более высококачественный стабилитрон. Измененная часть схемы показала на рис. 41.

Высокие параметры схемы на рис. 40 получаются за счет того, что все транзисторы включены по схеме с общим эмиттером, дающей, как известно, максимально возможный коэффициент усиления. Кроме того, стабилизированным напряжением питается стабилитрон и первые два каскада усиления, а в остальных двух каскадах применена схема межкаскадного соединения, при которой изменение питающего напряжения не вызывает изменения тока. Наконец, с целью исключения влияния на работу стабилизатора падения напряжения иа соединительных проводниках в схеме используется

нтзл

"г 1к

rmsi

Рис. 40.

100,0

дзпг

100,0

Рис. 41.

особый способ соединения, показанный на схеме. Между выделенными точками действует очень низкое динамическое сопротивление и к этим точкам необходимо подключать различные нагрузки. Если стабилизатор изготовлен как отдельный универсальный источник питания, то в качестве этих точек необходимо взять выходные зажимы.

Характерной особенностью рассматриваемой схемы является свойство автозащиты от перегрузок током и коротких замыканий на выходе. Нетрудно видеть, что если напряжение на выходе равно нулю, что соответствует короткому замыканию, то ток через транзисторы Г, - Tt течь не может. Если выход разомкнут, то схема стабилизатора имеет два устойчивых состояния, либо транзисторы отперты и схема осуществляет стабилизацию напряжения либо они заперты и напряжение на выходе равно нулю. Для перевода схемы из запертого состояния в отпертое служит резистор, соединяющий эмиттер транзистора Г4 с его коллектором. Сопротивление этого резистора необходимо экспериментально подобрать так, чтобы происходило выключение стабилизатора при максимальном токе нагрузки. На коэффициент стабилизации и пульсации выходного напряжения этот резистор практического влияния ие оказывает, так как выходное сопротивление стабилизатора менее 0,001 Ом и на это сопротивление подается ток со входа через запускающий резистор.

При увеличении тока нагрузки выше некоторого предела (для данной схемы равного 500 мА), определяемого сопротивлением рс-

зистора, соединяющего коллектор третьего транзистора и базу четвертого, происходит переход транзистора Гз в режим насыщения. Напряжение на выходе начинает падать, и при некотором значении тока нагрузки скачком происходит переход в непроводящее состояние. Обратный переход в проводящее состояние также происходит скачкообразно после увеличения сопротивления нагрузки до нормального значения.

При необходимости значительно увеличить ток нагрузки наиболее рационально ввести в схему стабилизатора еще один, более мощный транзистор, соединенный с транзистором Г4 по схеме составного транзистора. Так, с добавочным транзистором типа П210Б легко получить ток нагрузки до 6 А при выходном напряжении 12 В. Остальные параметры стабилизатора при этом существенно не ухудшаются.

Основная неприятность, с которой можно встретиться при налаживании схемы электронного стабилизатора, это самовозбуждение на высоких частотах. По существу, рассматриваемый стабилизатор является усилителем с очень глубокой отрицательной обратной связью. За счет фазовых сдвигов на высоких частотах отрицатель-тельная обратная связь может перейти в положительную и привести к самовозбуждению. Для уменьшения возможности самовозбуждения выход стабилизатора шунтируется конденсатором достаточно большой емкости. Кроме того, иногда помогает замена низкочастотных транзисторов высокочастотными и наоборот. Наконец, высокочастотную генерацию можно сорвать, соединив конденсатором небольшой емкости промежуток коллектор - база второго транзистора.

Список питературы

1. Эрглис К. Э., Степаненко И. П. Электронные усилители. - М.:

Наука, 1964.- 539 с.

2. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем.-М.: Энергия, 1973.-607 с.

3. Ложников А. П., Сонин Е. К- Каскодные схемы на транзисторах. -М.: Энергия, 1969.- 109 с.

4. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы. - М.: Советское радио, 1974. -311 с.

5. Петин Г. П. Транзисторные усилители и генераторы с линейными и нелинейными обратными связями.- М.: Энергия, 1973.-33с.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение................... .

Маломощные усилительные каскады.........

Усилители с линейным детектированием........ 13

Усилительные каскады с большим входным сопротивлением . 16

Мощные выходные каскады............. 2

Частотно-избирательные усилители.......... 27

Логарифмические усилители.............

Генераторы гармонических колебаний......... 34

Генераторы с мостом Вина ... ......... 37

Стабилизация частоты вращения маломощных электродвнга-телей постоянного тока . . .......

Схема электронного бесконтактного зажигания со стабилизацией энергии искры и многоискросым запуском..... 42

Термостаты....................

Стабилизированные источники питания......... 46

Список литературы............. 48