Главная Операционные усилители



позволяют добиться максимально возможной простоты конструкции. Как уже упоминалось, один из основных принципов проектирования электронной аппаратуры гласит: «Чем проще тем лучше».

Несмотря на то что эта мысль весьма привлекательна, реализовать ее на практике удается не всегда, так как в некоторых случаях элегантная простота уступает приоритет требованиям точности. В этом случае требуется и большая сложность. К несчастью, простота и точность не всегда совместимы.

Возможны несколько подходов к созданию более сложных ИПТ. Одна из схем - простой биполярный ИПТ, показанный-на рис. 19.9.

Эта схема отличается от других тем, что она используется скорее для потребления тока, чем для того, чтобы быть источником тока, как другие схемы ИПТ. Показанные на рисунке транзисторы- это дискретные устройства, однако если вместо них использовать двойной транзистор на одном кристалле, то качество стабилизации можно повысить. Хорошим примером таких устройств служит серия МАТ-01 фирмы Precision Monolithics, рассмотренная в главе, посвященной датчикам.

Транзистор Qi потребляет ток и управляется транзистором Q2. Постоянный ток - это ток /ь его значение примерно равно. 0,61 ?1. Ток /2 - эталонный, он устанавливается примерно равным /1/10.

Для больших токов мы можем использовать трехвыводный стабилизатор напряжения (рис. 19.10). Эта схема дает выходной ток, примерно равный

I = E,uJRi, (19.11>

где вых - номинальное выходное напряжение, установленное для данного стабилизатора, используемого в качестве устройства [/ь Поскольку такие устройства стабильны, но, как правило, не точны, может возникнуть необходимость подстраивать значение Ri до тех пор, пока не будет вырабатываться ток требуемой величины. Для этого целесообразно использовать подстро-ечный потенциометр.

Схема рис. 19.10 хорошо работает в диапазоне токов от 5 до> 50% номинального значения тока. Вне этих пределов стабильность несколько ухудшается. Кроме того, необходимо иметь в виду, что при работе полупроводниковых устройств в диапазоне от 50 до 100% максимальной мощности может заметно ухудшиться надежность, если не предусмотреть достаточного тепло-отвода. Например, трехвыводные стабилизаторы в корпусе ТО-220 могут работать при токе 1 А только при хорошем тепло-отводе. Если же такой корпус работает при естественной вентиляции или он установлен на печатной плате без радиатора, то ток должен быть уменьшен до 750 мА.



£вх

Последовательный стабилизатор типа 7800

Ввых

н(внешн)

ЧРис. 19.10. Использование трехвыводного стабилизатора напряжения в качестве источника тока.

Точные эталоны напряжения

Точный эталон напряжения - это схема, которая предназначена не для того, чтобы производить большие количества электрической энергии, а для того, чтобы вырабатывать точные значения напряжения. Усилители, подключаемые к эталону, могут выдать любую необходимую мощность. Эталоны можно использовать в качестве внешнего стандарта для калибровки приборов или в качестве составной части прибора. Грубым эталоном является прецизионный зенеровский диод. Эти устройства оптимизированы для получения высоких характеристик. Оптимизация обычно заключается в отборе устройств с определенными -свойствами из партии обычных диодов. Эти диоды по крайней мере в большинстве случаев имеют все же обычные недостатки, присущие зенеровским диодам. Из-за этого они используются только тогда, когда требуется не слишком высокая точность.

Главная проблема - это, по-видимому, температурный дрейф зенеровского напряжения. На рис. 19.11 показан способ решения этой проблемы, придуманный мною экспромтом. Несколько зенеровских диодов, предпочтительно одного и того же сорта, объединены в два набора, в пределах которых они соединены последовательно. Важно, чтобы суммы зенеровских напряжений в наборах были одинаковыми, в противном случае возникнут осложнения. Если точка D считается общей, то дифференциальное выходное напряжение между точками Л и В будет равно (V36+V37-V33).




Рис. 19.11. Источник эталонного напряжения на нескольких зенеровских диодах.

Выходное напряжение между точками А я В можно подать на дифференциальные входы операционного усилителя с малым дрейфом. При правильном выборе усиления и достаточно хорошем операционном усилителе (схема 741 здесь не подходит) будет вырабатываться довольно стабильное эталонное напряжение /СУвых, где К - усиление операционного усилителя.

Такая схема хорошо работает только в том случае, если все зенеровские диоды находятся в одной и той же тепловой среде. Для этого можно прикрепить все зенеровские диоды к одному и тому же теплопоглотителю. С другой стороны, их можно заключить в хороший теплопроводящий состав, такой, как силиконовая смазка, но это может привести к загрязнению деталей и платы. В настоящее время выпускаются ИС, позволяющие решить задачу более элегантным методом; например, выпускается ИС, в которой зенеровские диоды встроены в схему усилителя класса А. Одно из свойств усилителя класса А состоит в том, что при коротком замыкании на входе количество рассеиваемого в нем тепла почти постоянно. Благодаря этому устанавливается постоянная температура среды, окружающей зенеровский диод. Устройство имеет четыре вывода, два из которых соответствуют зенеровскому диоду, а другие два предназначены для питания усилителя, который на схеме обозначается как нагревательный элемент.

Фирма Precision Monolithics выпускает семейство эталонов напряжения на ИС (состоящее из двух устройств): REF-01 и REF-02. Выходные напряжения этих устройств составляют 10 и 5 В соответственно. ИС REF-01 показана на рис. 19.12. Подразумевается, что эти же схемы относятся и к устройству REF-02. Эти ИС имеют восьмивыводной металлический корпус типа ТО-99 и выпускаются для двух диапазонов температур, установленных для схем коммерческого и военного применения.

Основная схема эталона напряжения показана на рис. 19.12,6. Эта схема выглядит элегантно простой, и во многом она похожа на ранее рассмотренные трехвыводные устрой-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 [102] 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0131