МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Розрахункова робота з курсу: «Електроніка та мікросхемотехніка» на тему: «Розрахунок компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу» Завдання 2.11.16 Львів-2008 1.Завдання: Пояснити принцип роботи компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу на транзисторах, зображеного на рисунку. Описати роботу схеми захисту стабілізатора від короткого замикання на виході. Для заданого варіанта розрахувати значення всіх елементів схеми і вибрати їх номінали типи згідно ДЕСТом. Розрахувати основні параметри схеми (вхідну напругу, коефіцієнт стабілізації, вихідний опір). 2. Вхідні параметри: Вар. Ег.m (В) RН (кОм) Uвих.m (В) МН (дб) fН (Гц) fВ (кГц) RГ (кОм) TОС (оС)  16 3 0,8 12 3,5 80 12 1 0 ( + 50  
Рис.1. Схема інвертуючого підсилювача на операційному підсилювачі 3. Принцип роботи компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу: При зростанні вихідної напруги збільшується спад напруги на резисторі R2 який прикладений до переходу база-емітер транзистора VT2 у прямому напрямку. Це викликає збільшення струму бази і збільшення струму колектора транзистора VT2. При зростанні струму колектора транзистора VT2 збільшується спад напруги на резисторі R1 який є закриваючим для транзистора VT1. Відповідно струм емітера транзистора VT1 зменшується, а напруга виході залишається сталою. 4. Робота схеми захисту стабілізатора від короткого замикання на виході: Для приблизного аналізу схеми скористаємося викладеними вище правилами. Якщо прийняти, що напруга між входами ОП в лінійному режимі наближається до нуля (правило 2), а потенціал неінвертуючого входу дорівнює нулю (цей вхід заземлений), то і потенціал інвертуючого входу (потенціал точки сумування струмів) приблизно дорівнює нулю. Якщо вхідний опір ОП Rвх достатньо великий, то можна вважати, що струм від джерела сигналу не відгалужується в ОП (правило 1). Опір R повинен бути вибраний таким чином, щоби не навантажувати джерело вхідної напруги Uc, а резистор Rзз також повинен бути достатньо великим, щоб не навантажувати операційний підсилювач. 5. Розрахунок схеми: Визначаємо максимальну швидкість наростання вихідної напруги, яку повинен забезпечити операційний підсилювач DA1
Вибираємо типу операційного підсилювача, який характеризується такими електричними параметрами: U±; Vmax; Кu0 ; (Uзм (мкВ/оС); Rвх.д ; Rвих оп ; Івх ; Rн.min ; Ек ; ΔІвх. Тип операційного підсилювача: K 140 УД6 Його параметри:
Визначаємо необхідне значення коефіцієнту підсилення каскаду за напругою
Задаємося допустимим дрейфом вихідної напруги Едр, переважно Едр = (20 ÷ 100) мВ і визначаємо значення резистора зворотного зв'язку Приймаємо: Едр=100 мВ

де
– температурний дрейф різниці вхідних струмів,
Температурний коефіцієнт струму операційного підсилювача
залежить від температурного діапазону і знаходиться в межах (0,5 ÷ 1,5 %/oC). (Тoc – максимальна різниця температур оточуючого середовища
Знаходимо значення резистора R1 з умови забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення за напругою для інвертуючого ввімкнення
Приймаємо: R1=0.11*106 (Ом) Розраховуємо значення вхідного опору каскаду для інвертуючого ввімкнення операційного підсилювача
Визначаємо амплітудне значення струму в навантаженні, яке повинен забезпечити підсилювальний каскад
Максимальний струм, який може забезпечити безпосередньо сам операційний підсилювач не буде перевищувати значення
Транзистори VT1 і VT2 забезпечують підсилення по струму і потужності і являють собою комплементарний повторювач напруги. Ці транзистори повинні відповідати таким вимогам

Вибираємо типи транзисторів, для яких відомі електричні параметри: (min; f(; Uке.доп; Ік.доп; rб ; Pк. доп. Тип тип транзисторів: KТ 503 А Його параметри: Ік.доп=300мА; Uке.доп=25В; Pк. доп=500мВт; f(=5МГц;
= 40; rб=200Ом Визначаємо вихідний опір повторювача напруги на транзисторах VT1 і VT2
Приймаємо: Rвих.п=10(Ом) де (Т - температурний потенціал ((Т(25 мВ). Визначаємо вихідний опір підсилювача з врахуванням загального від'ємного зворотного зв'язку
Приймаємо: Rвих.зз=10*10-3(Ом) Розраховуємо резистор R2 з умови зменшення впливу дрейфу різниці вхідних струмів на дрейф вихідної напруги операційного підсилювача
Приймаємо: R2=110000(Ом) Розподіляємо заданий коефіцієнт частотних спотворень на низьких частотах Мн(дб) між двома конденсаторами С1 і С2 відповідно: Мн1(дб) і Мн2(дб) і розраховуємо значення ємностей цих конденсаторів

Визначаємо статичну похибку коефіцієнта підсилення каскаду за напругою