Стабильность напряжения

Стабильность коэффициента усиления

8. Чем определяется стабильность коэффициента усиления усилителя

Как видно из выражения (6.17), введение положительной обратной связи повышает коэффициент усиления усилителя. Однако положительная обратная связь в электронных усилителях практически не применяется, так как при этом, как будет показано далее, стабильность коэффициента усиления значительно ухудшается.

а) повышается стабильность коэффициента усиления усилителя при изменениях параметров транзисторов;

Аналогично можно показать, что в случае положительной обратной связи стабильность коэффициента усиления ухудшается:

Указанные зависимости позволяют определить требования к точности автоподстройки и калибровки. При отношении мощности сигнала к дисперсии помехи Pc/o2n—(\Q~2-±-\Q~3) стабильность коэффициента усиления и уровня помех должна составлять (10-3-г-10-4). Поскольку при действии помехи типа «белый шум» допустимая мощность помехи

Если изменять напряжение компенсации так, чтобы (?с — — ?/к) _> о, то /вх -*• О и показания отсчетного устройства компаратора (вольтметра {/„) также стремятся к нулю. В момент равенства, т. е. полной компенсации ?с = UK; t/BX = (X При этом очевидно, что ни абсолютные значения сопротивлений /?вх; Rt, ни их соотношение не влияют на погрешность измерений, так как по ним ток не протекает. Таким же образом несущественна и стабильность коэффициента усиления компаратора, который используется лишь как индикатор равенства двух напряжений. Погрешность измерений определяется погрешностью определе-

Наибольший интерес представляет собой внешняя ОС, специально вводимая в контур усилителя. Она повышает стабильность коэффициента усиления, увеличивает или уменьшает в зависимости от необходимости входное и выходное сопротивление, снижает искажения всех видов. С помощью ОС выполняются практически все генераторы электрических сигналов. В качестве цепей обратной связи обычно используют пассивные цепи, коэффициенты передачи и частотные характеристики которых во многом определяют характеристики усилителя в целом. Замкнутый контур, включающий в себя цепь обратной связи и часть усилителя, к которой она присоединена, называют петлей обратной связи. Различают местную обратную связь и общую. В первом случае она охватывает один каскад усиления, во втором случае — весь многокаскадный усилитель. В зависимости от числа каналов обратной связи она может быть однопетлевой или многопетлевой.

Проведем оценку влияния отрицательной обратной связи на стабильность коэффициента усиления. Для этого продифференцируем выражение (4.17), учитывая, что могут изменяться как Р, так и /С:

Для измерения тока и напряжения (постоянного, переменного и импульсного) используются электронные вольтметры. Методы измерения, используемые в вольтметрах, различные. Рассмотрим наиболее распространенные методы измерения. Электронный вольтметр постоянного тока со стрелочным отсчетом имеет резисторный делитель, ослабляющий входной сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы УПТ;. последний имеет большое входное сопротивление, малый дрейф* нуля, высокую стабильность коэффициента усиления, малый уровень шумов, для чего он охвачен глубокой отрицательной

камеры успокоителя 2 проталкивается Рис 5.8. Камера давления с ввод. через капиллярные отверстия 3 в корпусе ной трубкой, преобразователя или через поры вставки 4 из специальной пористой керамики. Так как вязкость воздуха слабо зависит от температуры, то температурная стабильность коэффициента успокоения такого преобразователя очень высока. Кроме того, ввиду ничтожно малой плотности воздуха по сравнению с плотностью упругого элемента при воздушном успокоении отсутствует влияние массы воздуха на эффективную массу подвижной части преобразователя.

При колебаниях нагрузки в пределах 0<р < 1 напряжение на выходе трансформатора изменяется лишь на несколько процентов, что обеспечивает достаточную стабильность напряжения на приемниках энергии. Отклонение напряжения на приемнике энергии от номинального весьма неблагоприятно отражается на его работе.

Для питания отдельных узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры необходимо применять различные напряжения. Если в качестве первичного источника питания используется сеть переменного тока, то сделать это относительно несложно с помощью трансформаторов и отдельных выпрямителей. При использовании электрохимических источников или прямых преобразователей энергии получить различные напряжения сложнее, поскольку они генерируют постоянный ток, который не трансформируется. В этом случае постоянное напряжение инвертируется (преобразуется) в переменное ( 134), которое затем с помощью трансформаторов изменяется до необходимого значения, выпрямляется и фильтруется. Стабильность напряжения питания обеспечивается применением стабилизаторов напряжений ( 134, а).

От опорного стабилитрона удается получить достаточно высокую стабильность напряжения ?/эт- Промышленность выпускает специальные опорные стабилитроны с очень малым дрейфом (порядка 0,1 В).

Теория работы такого двухполюсника подробно рассмотрена в § VI.3 и VIII.4. В последнем параграфе указывалось на то, что, повышая стабильность напряжения на стабилизаторе Ст. в ( VIII. 10, д), можно получить больший Ки. В схеме VIII. 17, б вместо Ст.в применены диоды Д (один или несколько). С этой целью вместо линейного резистора #в ( VIII.10, д) применен второй высокоомный транзисторный двухполюсник на транзисторе Тб2, составным элементом которого является уже имеющийся в схеме стабилитрон Cmt (его основное назначение — создание опорного напряжения ?/эт,).

Микростабилизатор не только стабилизирует, но и фильтрует с коэффициентом сглаживания К — Ки, однако использование его в качестве фильтра, если не требуется стабилизация, невыгодно. Это объясняется тем, что изменения входного напряжения от номинала почти полностью передаются на выход фильтра и не нагружают транзистор, а в стабилизаторе они полностью выделяются на транзисторе. Из-за этого приходится ставить проходной транзистор стабилизатора в режим работы с большим ?/к.ср, отчего падают X, /С и т). Чтобы устранить этот недостаток добавляют в микросхему К142ЕН дополнительные элементы R7 и СЗ ( IX.22). Резистор R7 шунтирует транзистор Т5 микросхемы, чем существенно ослабляет стабильность напряжения на R2 и Д2 и понижает стабилизирующий эффект стабилизатора. Но через R7 на Т6 и далее через 77, ТЗ и Т4 на выход стабилизатора попадает напряжение пульсаций. Сопротивление между выводами б и 8 равно 2 кОм, дополнительный конденсатор СЗ при емкости в несколько десятков мкФ настолько уменьшает общее сопротивление, что с пульсациями на входе 6—8 можно уже не считаться. При юп = 628 рад/с можно взять R7 = 2,2 кОм и СЗ = 50 мкФ.

1. Необходимо обеспечить стабильность напряжения в выходном каскаде многокаскадного усилителя, учитывая, что в УПТ нет возможности отличить источник этого изменения (полезный сигнал или дестабилизирующий фактор).

У генераторов с согласным включением обмоток напряжение почти не изменяется при изменении нагрузки. Это объясняется тем, что магнитный поток сериесной обмотки создается током нагрузки и при увеличении возрастает, компенсируя влияние реакции якоря и увеличение падения напряжения внутри машины. Генераторы с согласным включением обмоток применяют в тех случаях, когда требуется высокая стабильность напряжения питания при изменении нагрузки в широких пределах.

Стабильность напряжения питания является необходимым условием правильной работы многих электронных устройств. Для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке при колебаниях сетевого напряжения и изменении потребляемого нагрузкой тока менаду выпрямителем с фильтром и нагрузкой (потребителем) ставят стабилизаторы постоянного напряжения.

Однопереходный транзистор по быстродействию уступает туннельным диодам и лавинным транзисторам. Однако он имеет ряд достоинств: высокую надежность и стабильность напряжения включения, малые значения /Вкл и /Э0. Особенно эффективно использование таких транзисторов в генераторах низких и инфранизких частот повторения.

Такое включение повышает стабильность напряжения на сетке, а следовательно, и на выходе схемы при отсутствии входных импульсов. При положительном потенциале на сетке через лампу проходит сравнительно большой ток и начальное напряжение на аноде, определяющее выходное напряжение на конденсаторе, имеет минимальное значение U0.

Различие в коэффициентах М германиевого и кремниевого фотодиодов определяется неодинаковостью темновых токов. Для уменьшения темнового тока предпочтительны материалы с большой шириной запрещенной зоны. Коэффициент лавинного размножения чувствителен даже к небольшим отклонениям напряжения питания U в рабочей точке. Относительное изменение коэффициента лавинного размножения определяется соотношением dM/M^yMdU/U, где -у — ионизационная способность носителей. Она различна для электронов и дырок и зависит от материала (у = 1,5-т-4 для кремния и y=2,9-f-9 для германия). При больших М = = 103-М04 необходима стабильность напряжения питания н сотые и тысячные доли процента. Аналогичные проблемы по стабилизации коэффициента размножения необходимо решать при изменении температуры, так как температурный коэффициент напряжения пробоя фотодиода аи = = 1,24-3 мВ/°С.