Рассмотрим принцип действия данного стабилизатора. На рисунке 6.3

изображены ВАХ стабилитрона и нагрузки. Так как сопротивление нагрузки и

– 74 –

Рисунок 6.3 – ВАХ стабилитрона и нагрузки

стабилитрон включены параллельно, то для построения суммарной характеристики необходимо сложить характеристики сопротивления R_Н (прямая ОА ) и стабилитрона VD по оси токов. Полученная кривая представляет собой зависимость U₂ = f (I_Н + I_СТ ). Рабочий участок этой кривой получается смещением характеристики стабилитрона на величину тока нагрузки I_Н . Отложив на оси ординат величину входного напряжения U₁, строим из этой точки характеристику сопротивления R_B . Точка пересечения

этой характеристики с суммарной характеристикой сопротивления нагрузки и стабилитрона определяет установившийся режим для данной величины входного напряжения. При изменении входного напряжения характеристика сопротивления R_Г перемещается и соответственно перемещается рабочая точка на суммарной характеристике U₂ = f (I_Н + I_СТ ).

Как видно из рисунка 6.3, при изменении входного напряжения от U_1MIN до U_1MAX напряжение на сопротивлении нагрузки изменятся от U₂₍₁₎ до U₂₍₂₎ , причем изменение выходного напряжения U₂ значительно меньше изменения

напряжения на входе U₁ .

Для определения основных показателей качества параметрического стабилизатора постоянного напряжения представим его эквивалентной схемой для изменений напряжения на входе (рисунок 6.4). Считая, что стабилизатор

Рисунок 6.4 – Эквивалентная схема параметрического стабилизатора постоянного напряжения для изменения напряжения

– 75 –

нагружен на активное сопротивление R_Н , изменение U₁ является медленным, а дифференциальное сопротивление стабилитрона неизменно в пределах рабочего участка характеристики стабилитрона. Тогда, передаточная функция, связывающая возмущение на входе U₁ с реакцией на выходе U₂ , представляется коэффициентом деления

(6.1)

Преобразуя (6.1), найдём

(6.2)

Из (6.1) определяем

(6.3)

Отношение U₁/U₂ является дифференциальным коэффициентом стабилизации K_{СТ. Д.}, который связан с коэффициентом стабилизации K_{СТ. U} выражением

(6.4)

где K₀ = U₂/U₁– коэффициент передачи постоянной составляющей напряжения стабилизатора.

Коэффициент стабилизации схемы рисунка 6.2 может быть увеличен:

- каскадным (последовательным включением параметрических стабилизаторов;

- включением вместо резистора R_B токостабилизирующего двухполюсника;

- введением в схему стабилизатора усилителя постоянного тока (УПТ).

Улучшение стабилизирующих свойств в последнем случае (рисунок 6.5)

Рисунок 6.5 – Параметрический стабилизатор напряжения с усилителем постоянного тока

объясняется тем, что параметрический стабилизатор (резистор R_B и

– 76 –

стабилитрон VD) нагружается входным сопротивлением усилительного каскада, включенного по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель) .

.

При этом любое изменение U₂ (например, вызванное изменением R_H) вызывает соответствующее изменение U_БЭ и последующее “приоткрывание” или “призакрывание” транзистора VT. Таким образом, УПТ выполняет усиление сигнала по мощности. При этом коэффициент стабилизации стремится

к предельной величине:

, где - статическое сопротивление

стабилитрона в рабочей точке.