где 6=Ar/r-относительная погрешность; Ка - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый резистором Ri.

С помощью резистора Rz схема настраивается так, чтобы каждое деление микроамперметра соответствовало 1 % погрешности.

Стабилитроны Ди Дг ограничивают ток микроамперметра при больших значениях Дг.

14. Стабилизаторы ПОСТОЯННОГО напряжения

На основе ОУ могут быть построены высококачественные ста-- р. билизаторы с точностью регули-

j* /i ровки и стабильностью в диапа-

nV4b/"U Тч зоне 0,01-0,5%. м м (Х)М2Ч- Простейшие стабилизаторы

напряжения представляют собой инвертирующий или неинвертирующий усилитель, на вход которого подано стабильное напряжение. Если Ки постоянно, то выходное напряжение ОУ стабильно.

В таких стабилизаторах ОУ усиливает разность опорного и выходного напряжений (или пх части) и управляет проводимостью последовательного или параллельного регулирующего элемента!

На выходе схемы на рис. 29, а напряжение больше опорного напряжения стабилизатора, а на выходе схемы на рис. 29, в - меньше. Следует отметить, что стабилизаторы питаются от одного источника.

Для увеличения тока нагрузки используют эмиттерные повторители (транзистор Тг). Транзистор Ti защищает выходной транзистор от перегрузок по току. Если ток нагрузки превысит 100 мА, падение напряжения на резисторе Rz превысит 0,6 В, транзистор Ti откроется и зашунтирует переход база - эмиттер выходного транзистора Тг. Уровень срабатывания схемы защиты можно регулировать с помощью резистора Rz. При токах нагрузки менее 15 мА резисторы Ri, Rz и транзисторы Ti, Tz можно не применять.

В [25] предложена схема стабилизатора (рис. 29, г), в которой опорный стабилитрон регулирует свой собственный ток

/ст = (вых - Уст)/Rit

где /сг, [/сг-соответственно ток и напряжение стабилитрона. На входе ОУ имеем следующее напряжение:

Рис. 28. Измеритель параметров резистивных матриц для экспонометрических устройств.

откуда

/ст/?1=/вЫХ«2/(/2 + /з)*

/ст = /вЫХ2/1 (2 + /?з); /ВЫХ = {СТ (/?2 + /?з) ?3.

(;34)

(35)

Из (34) следует, что ток через стабилитрон определяется только соотношением резисторов Ri-Rs и напряжением стабилизации

0+30 В

100 м А.

г) ЮОмА

Рис. 29. Стабилизаторы, «-постоянного напряжения с выходным напряжением, большим опорного; б-выходная характеристика: в-с напряжением меньше опорного? в-с

постоянным током стабилитрона.

стабилитрона. Конденсатор, включенный параллельно стабилитрону, подавляет высокочастотные шумы.

В схемах на рис. 29 можно получить отрицательное выходное напряжение, если использовать транзисторы р-п-р-типа н заземлить положительную шину питания ОУ.

С помощью ОУ легко преобразовать однополярный мточник напряжения в двухполярный с заземленной средней точкой. Актив-

ный делитель (рис. 30, а) пригоден для токов нагрузки до 10 мА. Отношение напряжений на выходе +U„l-Utt=Ri/R2-

Увеличение тока нагрузки может быть достигнуто путем включения повторителя (рис. 30, б) или усилителя мощности на дополнительных транзисторах (рис. 30, б). Емкости 0,1 мкФ в схемах не

Источник питания 14-34 В

Источник питания 14-34В V-

Источнии питания 14-34 В

Рис. 30. Преобразование однополярного напряжения в симметричное двухполярное с помощью резисторного делителя (а), делителя и эмиттерного повторителя (б), делителя и усилителя мощности (в).

обязательны, если нет быстрых переходных процессов. Конденсатор Cl предотвращает возникновение паразитной генерации, а конденсатор Cl сглаживает токовые выбросы.

При построении стабилизированных источников питания для ОУ желательно одним потенциометром регулировать одновременно два напряжения. Схема на рис. 31, а [27] удовлетворяет такому требованию и имеет малый уровень пульсаций.

Один стабилитрон используется для стабилизации двух напряжений. Операционные усилители питаются от выходных стабилизированных напряжений. Выходной ток может достигать 400 мА при амплитуде пульсаций до 1 мВ.

Сигнал разбаланса, усиленный ОУь управляет транзисторами Tl. Тг- Усилитель ОУг работает как повторитель с единичным коэффициентом усиления. Чтобы приблизить выходное напряжение ОУг к отрицательному напряжению питания, резисторы смещения в положительной и отрицательной частях схемы выбраны различными. Два выходных напряжения поддерживаются равными с точностью ±50 мВ.

Практически нулевые пульсации может обеспечить схема иа рис. 31,6 [28]. Если движок потенциометра Ri находится вверху, амплитуда пульсаций максимальна. По мере перемещения движка вниз амплитуда будет уменьшаться, так как напряжение пульсаций, поданное на инвертирующий вход ОУ, в противофазе складывается

с выходным напряжением пульсаций. Примерно в среднем положении движка пульсации будут компенсированы.

При настройке схемы сначала устанавливается необходимое выходное напряжение с помощью резистора /?2 и к выходу подключается максимальная нагрузка. С помощью резистора Ri (иа-

¥20 В 1

2ТШБ ХЦ feQ КТ801Б

4,7 м к

4,7 м к

-20 В о-

ПОУДб

3,9к

> МП26Б

mom(fi\T4

4,7к

2 ПОУДб

47 мк"

Ч7мн

¥15 В

10 к

-15 В о

КТ801Б

+20-26 В

Ri10k

150к

~¥ 12,61

\:0,1мн \\2,2к \\4,7к

10к\ Д818Е

Рис. 31. Стабилизированный источник с одновременной регулировкой двух напряжений (а) и с компенсацией пульсаций (б).

блюдая по осциллографу) компенсируют пульсации. При другой нагрузке пульсации останутся практически нулевыми.

В схемах на рис. 31 синфазное напряжение, подаваемое на ОУ, равно напряжению стабилитрона. Если ОУ имеет меньшее допустимое синфазное напряжение, следует параллельно стабилитрону подключить резисторный делитель и на вход ( + ) подавать часть опорного напряжения. Соответственно следует пересчитать резисторный делитель, подключаемый к входу (-).

В [48] описана схема для стабилизации напряже1шя, которое во много раз выше допустимого для ОУ. Операционный усилитель не заземляется, а «плавает» между потенциалами земли и источником питания. Выходное напряжение схемы на рис. 32

вых = Л2 (Ri ~Ь R2)IRi

%2к 4-55-5 А1ДтВ

Обычно падение напряжения на стабилитроне Д1 равно 10 В, а на стабилитронах Дз-Дз сумме питающих напряжений ОУ, т. е. 30 В. «Плавающие» уровни для питания ОУ составляют +85 и + 55 В. Нулевой синфазный уровень на входах ОУ составляет 70 В,

так как (85+55)/2 = 70 В. Напряжение стабилизации на стабилитроне Да равно 5 В (75- -70 = 5В).

Сопротивления резисторов прн токе 1 мА R\ и R2 определяются из следующих соотношений:

;?1 + /?2 = /вых/1 = 75 кОм; С/дз/! = 5 кОм. Одним из недостатков схемы является увеличение рассеиваемой мощности на транзисторе при увеличении входного напряжения. Схема обеспечивает стабилизацию в диапазоне входных напряжений от 100 до 250 В.

Рис. 32. Высоковольтный стабилизатор.

15. Стабилизаторы тока

Стабилизаторы тока преобразуют входное напряжение в ток, не зависящий от сопротивления нагрузки.

Простейшая схема стабилизатора тока (рис. 33, а) представляет собой усилитель, в котором нагрузка включена в цепь обратной связи. Ток в нагрузке Ir=Ubx/R\ и не зависит от сопротивления Rh. В этой схеме нагрузка не заземлена.

Чаще используют схемы с заземленной нагрузкой (рис. 33,6), Ток в нагрузке

JhUbk/Ri.

Примером использования стабилизатора тока может служить регулятор температуры для термостабилизации режима печи [6]. Схема на рис. 33, в работает в ключевом режиме.

Диод, первичный преобразователь температуры Д1, питается от стабилизатора тока, собранного на ОУь Падение напряжения на диоде Ml имеет линейный температурный коэффициент около -2,2 мВ/°С. При выбранных номиналах резисторов ток через диод равен 1 мА. На входах ОУ1 имеется положительное напряжение + 5 В, поэтому на него подается только положительное напряжение питания +30 В.

Напряжение с диода Д1 поступает на ОУ2, который сравнивает это напряжение с напряжением задатчика температуры Ri. Если напряжение на диоде Д1 превышает напряжение на движке потенциометра Rl, ОУ2 переводит транзисторы в насыщение. К нагрева-

Рис. 33. Стабилизаторы тока с незаземленной (а) и с заземленной (б) нагрузкой; использование стабилизатора тока в схеме регулятора температуры (в).

телю Ra подводится мощность около 100 Вт, Точность поддержания температуры определяется величиной гистерезиса

W = 2R,UoJ{R + R3), где 2(Убэ - падение напряжения база-эмиттер транзисторов Tt и Tz.

При указанных номиналах А(/«1 мВ, что соответствует поддержанию температуры с точностью 0,5 "С на заданном уровне.

16. Усилители тока и заряда

Усилители тока преобразуют малый входной ток в напряжение. При измерении малых токов обычным способом требуются измерительный резистор большого сопротивления и высокое входное сопротивление измерительной аппаратуры, что увеличивает инерционность измерительной цепи и ограничивает нижний предел измеряемых токов.

В схеме усилителя тока на основе ОУ (рис. 34, а) сопротивление нагрузки для источника тока (фотодиода) почти равно нулю, так как эквивалентное входное сопротивление представляет собой паралчельное соединение сопротивлений Rbx и R/K, Обычно входное сопротивление ОУ велико и можно считать R

В схеме на рис. 34, а фотодиод действует как генератор тока,