مثبت مكبر الصوت التشغيلي. مثبتات الجهد والتيار على المرحلية

الصفحة الحالية: 1 (يحتوي الكتاب على صفحة واحدة إجمالاً)

مثبتات الجهد والتيار على المرحلية

تنشأ مهمة إنشاء مصدر طاقة مستقر عندما يكون ذلك ضروريًا لضمان استقلالية معلمات الجهاز الإلكتروني عن التغيرات في جهد الإمداد. توفر المعدات الحديثة التي تعمل على الدوائر الدقيقة الرقمية والتناظرية دائمًا وجود مثبتات الجهد والتيار، وعادةً ما تكون عديدة. ومع انتشار مكبرات الصوت التشغيلية المتكاملة (OP-Amps)، أصبح من الممكن حل هذه المشكلة ببساطة وفعالية مع دقة تحكم وثبات في نطاق 0.01...0.5%، ويمكن دمج Op-Amp بسهولة في المضخمات التقليدية مثبتات الجهد والتيار.

أبسط مثبت الجهد هو مضخم التيار المباشر، حيث يتم تزويد مدخلاته بجهد ثابت من صمام ثنائي زينر أو جزء منه. يتم تحديد سعة الحمولة لهذا المثبت من خلال الحد الأقصى لتيار الإخراج لمضخم العمليات.

تعمل مثبتات التتبع، كما هو معروف، على مبدأ مقارنة الجهد المرجعي والجهد الناتج، وتضخيم الفرق بينهما والتحكم في التوصيل الكهربائي لترانزستور التحكم.

المثبت حسب الرسم البياني في الشكل. 1 ينتج جهد U أكبر من الجهد المرجعي لثنائي الزينر V د1،والمثبت حسب الرسم البياني في الشكل. 2- أقل.

أرز. 1. مثبت مع مقسم جهد الخرج

أرز. 2. مثبت مع مقسم الجهد المرجعي

يتم تشغيل المثبتات من مصدر واحد. باستخدام تابع باعث V T2قم بزيادة تيار الحمل، في مثالنا - حتى 100 مللي أمبير، ولكن من الممكن تحقيق المزيد باستخدام مكرر مركب يعتمد على ترانزستور قوي. الترانزستور الخامس T1يحمي الترانزستور الناتج V T2من التيار الزائد، مع المقاوم بمثابة جهاز استشعار التيار ص8مقاومة صغيرة متصلة بدائرة باعث الترانزستور V T2.عندما يتجاوز انخفاض الجهد عبره Ub–e = 0.6 V، سيتم فتح الترانزستور V T1ويحول تقاطع باعث الترانزستور V T2.لتيارات التحميل حتى 10... مقاومات 15 مللي أمبير ر7، ر8والترانزستورات V T1، VT2ليس عليك أن تضعه. لاحظ أنه في المثبتات حسب الدوائر في الشكل. 1 و2، يجب ألا يتجاوز جهد الإدخال الحد الأقصى المسموح به لجهد الإمداد لمضخم التشغيل.

إذا كان مصدر الطاقة المصمم يحتوي على جهد خرج لا يقل عن مجموع الحد الأدنى المسموح به لفولتية الإمداد لمضخم التشغيل الموجود، فمن الأفضل تضمينه في المثبت بحيث يتم تشغيل مكبر الصوت بجهد ثابت. يظهر الرسم التخطيطي لهذا المثبت في الشكل. 3.

أرز. 3. تحسين استقرار الجهد:

أ – رسم تخطيطي، ب – خاصية التحميل

يتم تضمين العديد من العناصر هنا أيضًا والتي تعمل على تحسين تشغيل مثبت الجهد. إمكانات الإخراج O U DA1منحازة نحو الجهد الموجب بواسطة ثنائي زينر V د3والترانزستور V T1.تابع باعث الإخراج - مركب (VT2، VT3)،وإلى قاعدة الترانزستور الواقي V T4مقسم متصل R4R5,والذي يسمح لك بإنشاء خاصية الحد من التيار الزائد "الهابط". لا يتجاوز تيار الدائرة القصيرة 0.3 أمبير، على الرغم من أن تيار التشغيل العادي هو 0.5 أمبير. يتم تصنيع مصدر الجهد المرجعي المعوض حراريًا على الدائرة الدقيقة K101KT1A (دا2).يتغير جهد الخرج للمثبت، الذي يساوي +15 فولت، بنسبة 0.0002% فقط عندما يتغير جهد الدخل خلال 19...30 فولت؛ عندما يتغير تيار الحمل من الصفر إلى القيمة المقدرة، ينخفض ​​جهد الخرج بنسبة 0.001% فقط. في هذا المثبت، يبلغ قمع تموج جهد الدخل بتردد 100 هرتز 120 ديسيبل. تشمل مزايا المثبت أيضًا حقيقة أنه في حالة عدم وجود حمل، يبلغ الاستهلاك الحالي حوالي 10 مللي أمبير. عندما يتغير تيار الحمل فجأة، يتم ضبط جهد الخرج بخطأ قدره 0.1% في وقت لا يزيد عن 5 ميكروثانية.

يمكن توفير ما يقرب من صفر تموج جهد عند الخرج بواسطة مثبت وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل. 4.

أرز. 4. تموج تعويض إمدادات الطاقة

إذا كان المحرك المقاوم المتغير ر1في الموضع العلوي (وفقًا للمخطط)، تكون سعة النبض هي الحد الأقصى. عندما يتحرك شريط التمرير لأسفل، ستنخفض السعة، حيث يتم تطبيق جهد التموج على المدخلات العكسية لمضخم التشغيل من خلال مكثف C2,في الطور المضاد يضيف ما يصل إلى جهد تموج الإخراج. تقريبًا في الموضع الأوسط لشريط تمرير المقاوم ر1سيتم تعويض النبضات.

تم تصميم المثبتات وفقًا للدوائر المذكورة أعلاه لجهد خرج إيجابي. للحصول على سلبية، تحتاج إلى استخدام كمكرر ص – ن – صالترانزستور، وقم أيضًا بتأريض ناقل الطاقة الموجب الخاص بمضخم العمليات. ولكن يمكنك القيام بذلك بشكل مختلف إذا كانت المعدات تتطلب فولطية ثابتة ذات أقطاب مختلفة. في التين. يوضح الشكل 5 مخططين مبسطين لتوصيل المثبتات للحصول على جهد خرج بعلامات مختلفة.

أرز. 5. مخطط لتشكيل الجهد المستقر ثنائي القطب:

أ - على مثبتات متعددة الأقطاب، ب - على مثبتات متطابقة

في الحالة الأولى، تحتوي دوائر الإدخال والإخراج على ناقل مشترك. دعونا، على سبيل المثال، لا يوجد سوى مثبتات إيجابية. ثم يمكن استخدامها في المثبت وفقًا للدائرة الثانية إذا كانت كلتا القناتين على طول دوائر الإدخال معزولتين جلفانيًا، بحيث يمكن تأريض القطب الموجب للمثبت السفلي (حسب الدائرة). مصدر الجهد المرجعي لإحدى القنوات هو صمام ثنائي زينر، وللثانية - جهد الخرج للمثبت الأول. للقيام بذلك، تحتاج إلى توصيل مقسم مكون من مقاومتين بين المطرافين +U CT و- ش سي.تي.المثبتات وتوصيل جهد النقطة الوسطى للمقسم إلى الإدخال غير المقلوب لمضخم العمليات الخاص بالمثبت الثاني، مما يؤدي إلى تأريض الإدخال المقلوب لمضخم العمليات. ثم يتم توصيل جهد الخرج للمثبتين (غير متماثلين في الحالة العامة) ويتم تنظيم الجهد بواسطة مقاوم واحد متغير.

إذا تم استخدام بطارية واحدة لتشغيل الجهاز، وكان هناك حاجة إلى جهدين إمداد مع نقطة وسط مؤرضة، فيمكنك استخدام مقسم نشط على مضخم تشغيلي مزود بمكررات لزيادة سعة التحميل (الشكل 6).

أرز. 6. تحويل الجهد أحادي القطب إلى ثنائي القطب متماثل

لو R1 = R2،عندها تكون جهود الخرج متساوية بالنسبة لنقطة الوسط المؤرضة. من خلال الترانزستورات الإخراج V T1و V T2تتدفق تيارات الحمل الكامل، وينخفض ​​الجهد في أقسام المجمع والباعث بمقدار نصف جهد الدخل. يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند اختيار مشعات التبريد.

لقد أثبتت مثبتات الجهد الرئيسية أنها الأفضل من حيث الكفاءة، حيث أن كفاءة هذه الأجهزة تكون عالية دائمًا. على الرغم من تعقيدها مقارنة بالمثبتات الخطية، إلا عن طريق تقليل حجم المشتت الحراري للترانزستور المار، فإن المثبت الرئيسي يجعل من الممكن تقليل أبعاد مصدر طاقة قوي قابل للتعديل بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات. عيب المثبتات الرئيسية هو زيادة مستوى التداخل. ومع ذلك، فإن التصميم العقلاني، عندما يتم تصنيع الوحدة بأكملها في شكل وحدة محمية مع لوحة تحكم تقع مباشرة على المشتت الحراري للترانزستور القوي، يسمح بتقليل التداخل إلى الحد الأدنى. من الممكن القضاء على "زحف" التداخل عالي التردد إلى مصدر طاقة أساسي غير مستقر وتحميل عن طريق توصيل اختناقات تردد راديوي متسلسلة مصممة لتيار ثابت قدره 1...3 أمبير. مع أخذ هذه التعليقات في الاعتبار، يمكن لأخصائي مدرب يمكن لهواة الراديو إنشاء مثبتات الجهد الرئيسية، والتي تعمل فيها المقارنات المدمجة بنجاح.

كمثال، نعطي وصفا لمثبت التتابع على أساس الدائرة الدقيقة K554CA2 (الشكل 7).

أرز. 7. مثبت التتابع مع تنظيم جهد الخرج

أنه يحتوي على المقارنة DA1يعمل من مصادر الجهد + 12 و – G V. ويتم تشكيل هذا الجمع عن طريق توصيل الإخراج 11 التغذية الإيجابية DA1إلى باعث الترانزستور V تي.(+18 فولت)، الدبوس 2 – إلى صمام ثنائي زينر V د6(مثال +6 فولت)، الإخراج 6 العرض السلبي - إلى الصفر المحتمل للحافلة المشتركة. يتم تشكيل الجهد المرجعي المثبت بواسطة الثنائيات V د3– VD5،إنه يساوي +4.5 فولت. يتم تطبيق هذا الجهد على المدخلات غير المقلوبة للمقارنة DA1,يتم تشغيله وفقًا لدائرة كاشف المستوى مع خاصية التباطؤ بسبب ردود الفعل الإيجابية عبر الدائرة ر5، ر3.يتم إغلاق دائرة التغذية المرتدة السلبية من خلال الترانزستور المضخم V تي 2،العنصر الرئيسي في الترانزستورات V T3، VT4وتصفية L 1C7.يتم التحكم في عمق ردود الفعل السلبية على جهد الخرج بواسطة مقاومة متغيرة آر 4،ونتيجة لذلك، فإنه يتغير ضمن 4...20 فولت مع حد أدنى لجهد الإدخال غير المستقر +23 فولت وحد أقصى يصل إلى +60 فولت باستخدام عناصر مصممة لهذا الجهد. في الوقت نفسه، يمر المكون المتناوب لجهد الخرج (التموج) عبر المكثف دون تخفيف C4,ولذلك، فإن تنظيم جهد الخرج لا يؤدي إلى تغير متناسب في التموج.

يعد مثبت الجهد هذا أحد أجهزة التوليد الذاتي عندما يتم تفريغ مكثف التخزين، اعتمادًا على جهد الإدخال وتيار الحمل C7,تتغير كل من فترة التذبذب الذاتي ووقت تشغيل الترانزستورات V تلقائيًا T3، VT4.مكبر للصوت التحكم على المقارنة DA1والترانزستور V T2يفتح العنصر الرئيسي في اللحظة التي تصبح فيها إمكانات الإدخال المقلوب أقل قليلاً من إمكانات الإدخال (المرجعي) غير المقلوب. في هذه اللحظة، ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد عند الحمل قليلاً عن مستوى التثبيت المحدد، أي أنه ينبض. بعد تشغيل الترانزستورات V T3، VT4التيار من خلال مغو L 1 يزيد ، الحث والمكثف ج7تخزين الطاقة بحيث تزداد إمكانات المدخلات المقلوبة. بفضل عمل مضخم التحكم، يتم إغلاق العنصر الرئيسي. ثم قم بتصفية L 1C7ينقل بعض الطاقة المخزنة إلى الحمل، وتكون قطبية الجهد عبر المحرِّض L 1 التغييرات ويتم إغلاق دائرة الطاقة من خلال الصمام الثنائي V د7.بمجرد الجهد عبر المكثف ج7تصبح أقل من القيمة المرجعية بقيمة التباطؤ، ويتم تشغيل الترانزستورات V مرة أخرى T3، VT4.ثم تتكرر الدورات.

يتم تحديد سرعة هذه العمليات من خلال تصنيفات المحث L 1, مكثف ج7والتحميل. يمكن تقدير التردد باستخدام الصيغة

حيث AU هو سعة تموج جهد الخرج.

من الواضح أن التغير في تردد التذبذبات الذاتية لمثبت التتابع يمكن تقليله بشكل كبير إذا زاد الفرق بين جهد الإدخال والإخراج. تردد الذبذبات الذاتية، عندما يعمل المثبت بأفضل كفاءة، هو 10...40 كيلو هرتز.

وينبغي إيلاء اهتمام خاص لاختيار المواد الأساسية للمحث ونوع الصمام الثنائي التخميد V د7.

أفضل مادة للحصول على قلب حلقي بدون فجوة هي مسحوق مضغوط بشكل دائم من العلامات التجارية MP160-1، MP140-1، MP140-3. عند اختيار معلمات المحث، من الضروري التأكد من حالة الاستمرارية الحالية عند وقت التفريغ الكامل للمحث من خلال الصمام الثنائي V د7إلى مكثف ج7ويكون الحمل أكبر من وقت إغلاق العنصر الرئيسي. يجب تلبية عدم المساواة التالية؛

حيث أقوم بالتحميل هو الحد الأدنى لقيمة التحميل الحالي.

يمكنك أيضًا استخدام ملفات التصفية المصنعة صناعيًا، على سبيل المثال من سلسلة D8، D5 - المسطحة، وما إلى ذلك، والتي من بينها يمكنك تحديد نوع ذو الحث المطلوب، مصمم لتيار ممغنط لا يقل عن الحد الأقصى المتوقع لتيار الحمل ومناسب لـ استخدامها على ترددات تصل إلى 50 كيلو هرتز.

ديود V د7يجب أن يكون سريع المفعول مع تيار نبضي مرتفع مسموح به، لا يقل عن ضعف تيار الحمل. في المثبت حسب الرسم البياني في الشكل. 7، حيث يكون تيار الحمل 2 أ، فمن الممكن استبداله بالثنائيات KD212B، KD217A وبعض الآخرين.

وبالإضافة إلى ذلك، فمن الضروري اختيار مكثف أشباه الموصلات أكسيد عالية الجودة ج7مع احتياطي مزدوج من السعة بالنسبة لقيمة التصميم والجهد المقنن، ويفضل أن يكون من سلسلة K53 أو أنواع التنتالوم K52-7A، K52-9، K52-10. يمكنك استخدام المكثفات الورقية، ولكن أبعاد المثبت سوف تزيد بعد ذلك.

كما هو معروف، فإن سعة المكثفات الإلكتروليتية تتناقص مع زيادة التردد، وتزداد الخسائر فيها. تقريبًا بالنسبة لمكثفات التنتالوم من النوع ETO، يتم تقليل السعة عند تردد 20 كيلو هرتز بمقدار 10 مرات، وبالنسبة لمكثفات أشباه الموصلات المؤكسدة - = بنسبة 30... 40٪ مقارنة بقيمة السعة عند تردد 50 هرتز. ولذلك، عليك أن تختار سعة المكثف ج7مع احتياطي، وكذلك الحد من تردد التذبذبات الذاتية إلى 20 كيلو هرتز. هذه هي القيمة المثلى. يتم دمج مكثفات المرشح ذات السعة المنخفضة بالتوازي في بطارية، والتي يتم تحويلها بالإضافة إلى ذلك بمكثف سيراميكي ج9بسعة لا تقل عن 1.5...2.2 μF. إذا لم يكن ذلك ممكنا، فيمكنك زيادة DU وتوصيل مرشح إضافي بمقاومة أومية منخفضة للإخراج بحيث لا يؤدي إلى انخفاض ملحوظ في الجهد عند تغير تيار الحمل.

عادةً ما يؤدي الفشل في اتباع هذه التوصيات إلى إطلاق طاقة زائدة على مغوٍ وصمام ثنائي ومكثف مرشح منخفض الجودة، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة المثبت وزيادة تموج الجهد المفلتر. بالطبع، يجب أيضًا اختيار ترانزستورات العنصر الرئيسي بترددات عالية وقوة كافية.

يظهر في الشكل. 7، يمكن تجهيز دائرة تثبيت التتابع بشكل إضافي بجهاز حماية ضد تيار الحمل الزائد في وضع الدائرة القصيرة. يمكن تقليل سعة تموج جهد الخرج في ظل ظروف معينة عن طريق توصيل العنصر الرئيسي بجزء من ملف الحث L 1, والصمام الثنائي V د7-إلى لفه كله. عند هذا الجهد، المجمع - باعث الترانزستور V T4يصبح أصغر، والجهد العكسي على الصمام الثنائي V د7- أكثر.

أدت الحاجة الكبيرة إلى المثبتات لتشغيل المعدات إلى تطوير وتنفيذ دوائر دقيقة خطية خاصة - مثبتات الجهد. ويهيمن على التصميم المتكامل منظمات متسلسلة ذات أوضاع تحكم مستمرة أو نبضية. تم تصميم المثبتات لكل من الفولتية الإيجابية والسلبية. يمكن أن يكون جهد الخرج قابلاً للتعديل أو التثبيت، على سبيل المثال +5 فولت لوحدات الطاقة المزودة برقائق TTL الرقمية أو ± 15 فولت للرقائق التناظرية. تتطلب الدوائر الدقيقة ذات التيارات ذات الحمل العالي مشعات تبريد. هذا لا يسبب صعوبات في التصميم، حيث أن الدوائر الدقيقة موجودة في نفس العلب مثل الترانزستورات عالية الطاقة.

وترد قائمة الدوائر الدقيقة في الجدول.

من بين المثبتات المتكاملة المصنعة، الأكثر شيوعًا هي تلك التي تنتمي إلى فئة المثبتات القابلة للتعديل KRN2EN1 وKR142EN2. تتميز هذه الدوائر الدقيقة ذات مؤشرات الحروف المختلفة بالمعلمات التالية:

معامل عدم الاستقرار لجهد الدخل 0.1...0.5% معامل عدم الاستقرار لتيار الحمل 0.2...1%

تجسد دائرة التثبيت الدقيقة KR142EN1.2 المبادئ التي قمنا بفحصها باستخدام مثال المثبتات وفقًا للدوائر الموجودة في الشكل. 1 و 2 و 3. يظهر اتصال مثبت KR142EN1 في الشكل. 8.

أرز. 8. مخطط الدائرة الأساسي لتشغيل منظم KR142EN1

يبلغ الجهد المرجعي عند الطرف 5 من الدائرة الدقيقة حوالي 2 فولت، ويتم تضمين مقسم الجهد المأخوذ من صمام ثنائي الزينر المرجعي في الدائرة الدقيقة. ونتيجة لهذا، عند بناء المثبتات بجهد الخرج من 3 إلى 30 فولت، يتم استخدام نفس دائرة الاتصال مع مقسم جهد الخرج الخارجي. بالإضافة إلى ذلك، نلاحظ أن الدائرة الدقيقة KR142EN1.2 تحتوي على أطراف توصيل مجانية ليس فقط للقلب (دبوس 3), ولكن أيضًا غير مقلوب (output 4) مدخلات مكبر الصوت، مما يبسط مثبت الجهد السلبي مع هذا IC. هذا هو الفرق الرئيسي بين الدائرة الدقيقة KRN2ESH,2 والدائرة الدقيقة 142EN1.2 لإصدار سابق.

الترانزستور الخارجي V T1- هذا هو تابع باعث لزيادة تيار الحمل إلى 1...2 أ. إذا كان هناك حاجة إلى تيار لا يزيد عن 50 مللي أمبير، فيجب التخلص من الترانزستور باستخدام الدبوس 8 الدوائر الدقيقة بدلاً من محطة باعث الترانزستور V T1.

تحتوي الدائرة الدقيقة على ترانزستور يحمي مرحلة الإخراج من التيار الزائد. المقاومة الحدية الحالية للمقاوم ر4يتم اختياره على أساس انخفاض الجهد عبره بمقدار 0.66 فولت عند تدفق تيار الطوارئ. بدون أتباع محول V T1يجب تثبيت المقاوم ر4المقاومة 10 أوم.

لإنشاء خاصية "السقوط" للحد من التيار الزائد، قم بتوصيل المقسم R2R3وإجراء الحسابات وفقا للتبعيات التالية:

على سبيل المثال، I max = 0.6 A (مجموعة)؛ I K3 – 0.2 A (اختر على الأقل 1/3 I كحد أقصى)؛ يو بي = 0.66 فولت؛ U خارج = 12 فولت (مجموعة)؛ أ = 0.11 (حسب الحساب)؛ ر3= 10 كيلو أوم (القيمة النموذجية)؛ R2= 1.24 كيلو أوي؛ ر4= 3.7 أوم.

تحتوي الدائرة الدقيقة أيضًا على دبوس 14 للتحكم في المثبت. إذا قمت بتطبيق مستوى TTL واحد + (2.5...5) فولت على هذا الإدخال، فسوف ينخفض ​​جهد خرج المثبت إلى الصفر. لمنع التيار العكسي في وجود حمل سعوي من تدمير ترانزستور الخرج، يجب استخدام الصمام الثنائي V د1.

مكثف ج1بسعة 3.3...10 ميكرومتر يخفف ضجيج زينر دايود، لكن تركيبه ليس ضروريا. مكثف ج2(سعة تصل إلى 0.1 ميكرون) – عنصر تصحيح التردد؛ ويجوز توصيل الإخراج بدلا من ذلك 13 بسلك أرضي من خلال دائرة RC تسلسلية تبلغ 360 أوم (الحد الأقصى) و 560 الجبهة الوطنية (الحد الأدنى).

استنادا إلى الدوائر الدقيقة KR142ESH.2 (الشكل 8)، يمكن إنشاء مثبتات الجهد السلبي (الشكل 9).

الشكل 9. استقرار الجهد السلبي

في هذه الحالة، يتم استخدام صمام ثنائي زينر V د1يغير مستوى الجهد عند الدبوس 8 نسبة إلى جهد الدخل تيار قاعدة الترانزستور V T1يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى للتيار المسموح به لثنائي الزينر، وإلا فيجب استخدام ترانزستور مركب.

تتيح الإمكانيات الواسعة للدوائر الدقيقة KR142EN1,2 إنشاء مثبتات جهد التتابع بناءً عليها، ويرد مثال على ذلك في الشكل. 10.

أرز. 10. تتابع استقرار الجهد

في مثل هذا المثبت، يكون الجهد المرجعي، كما هو الحال في المثبت وفقًا للمخطط في الشكل. 8، تعيين بواسطة المقسم R4R5,ويتم ضبط سعة تموج جهد الخرج عند الحمل بواسطة مقسم مساعد R2R3ويساوي &U=U ب x-R4IR3.يتم تحديد تردد التذبذبات الذاتية بنفس الاعتبارات الخاصة بالمثبت وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل. 7. يجب أن يؤخذ في الاعتبار فقط أن تيار الحمل لا يمكن أن يتغير ضمن حدود واسعة، وعادة لا تزيد عن ضعف القيمة المقدرة. ميزة مثبتات التتابع هي كفاءتها العالية.

من الضروري النظر في فئة أخرى من المثبتات - مثبتات التيار التي تحول الجهد إلى تيار بغض النظر عن التغيرات في مقاومة الحمل. من بين هذه المثبتات التي تسمح بتأريض الحمل، نلاحظ المثبت وفقًا للمخطط الموجود في الشكل. أحد عشر.

أرز. أحد عشر. المثبت الحالي على المرجع أمبير

استقرار الحمل الحالي I ش = ش ب-x .lRl.ومن المثير للاهتمام، إذا كان الجهد ش خدمة بي اكسإلى الدخل المقلوب، فإن اتجاه التيار فقط هو الذي سيتغير دون تغيير قيمته.

تتضمن المصادر الحالية الأكثر قوة توصيل ترانزستورات التضخيم بمضخم العمليات. في التين. يوضح الشكل 12 رسمًا تخطيطيًا للمصدر الحالي، وفي الشكل 12. 13 – دائرة استقبال التيار .

أرز. 12. دائرة المصدر الحالية الدقيقة. جهد الإدخال - سلبي

الشكل 13. دائرة استنزاف التيار الدقيقة. جهد الإدخال – إيجابي

في كلا الجهازين، يتم تحديد القوة الحالية عن طريق الحساب بنفس الطريقة كما في الإصدار السابق من المثبت. هذا التيار، بشكل أكثر دقة، يعتمد فقط على الجهد Uin وقيمة المقاوم آر 1،كلما انخفض تيار الإدخال الخاص بمضخم التشغيل وانخفض تيار التحكم للترانزستور الأول (بعد المضخم التشغيلي)، والذي تم تحديده بالتالي باعتباره ترانزستور تأثير المجال. يمكن أن يصل تيار الحمل إلى 100 مللي أمبير.

تظهر دائرة لمصدر تيار قوي بسيط للشاحن في الشكل. 14.

أرز. 14. مصدر تيار عالي الطاقة

هنا ر4– سلك مقاوم لقياس التيار . الحمل المقدر الحالي I ن =DU/R4 = 5ويتم تثبيته. تقريبًا عند الموضع الأوسط لمنزلق المقاوم ر1.عند شحن بطارية السيارة، يجب أن يكون الجهد Uin> 18 فولت دون مراعاة تموجات الجهد المتردد المصحح. في مثل هذا الجهاز، يجب استخدام مضخم تشغيلي بمدى جهد دخل يصل إلى جهد الإمداد الموجب. تتمتع OU K553UD2 وK153UD2 وK153UD6 وكذلك KR140UD18 بهذه الإمكانيات.

الأدب

Bokunyaev A. A. مثبتات الجهد المستمر للتتابع - M: الطاقة، 1978، 88 ص.

Rutkswski J. مكبرات الصوت التشغيلية المتكاملة. - م: مير، 1978، 323 ص.

Khorolats P، Hill W. فن هندسة الدوائر، المجلد 1. - م؛ العالم، – 1986، 598 ص.

Spencer R مصدر طاقة منخفض التكلفة وبدون تموج. – الإلكترونيات، 1973، العدد 23، ص 62.

شيلو V. L الدوائر المتكاملة الخطية. - م.سوف. الراديو، 1979، 368 ص.

العيب الرئيسي للمثبتات الخطية ذات الطاقة المتوسطة والعالية هو كفاءتها المنخفضة. علاوة على ذلك، كلما انخفض جهد الخرج لمصدر الطاقة، انخفضت كفاءته. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أنه في وضع التثبيت، عادةً ما يتم توصيل ترانزستور الطاقة الخاص بمصدر الطاقة بشكل متسلسل مع الحمل، وللتشغيل العادي لمثل هذا المثبت، يكون جهد المجمع والباعث (11ke) لا يقل عن 3. ..5 فولت يجب أن يعمل على الترانزستور المنظم، عند التيارات التي تزيد عن 1 أمبير، يؤدي ذلك إلى فقدان كبير للطاقة بسبب إطلاق الطاقة الحرارية المتبددة في ترانزستور الطاقة. مما يؤدي إلى ضرورة زيادة مساحة المشتت الحراري أو استخدام مروحة للتبريد القسري.

نظرًا لانتشارها على نطاق واسع نظرًا لتكلفتها المنخفضة، فإن مثبتات الجهد الخطي المدمجة في الدوائر الدقيقة من سلسلة 142EN (5...14) لها نفس العيب. في الآونة الأخيرة، ظهرت الدوائر الدقيقة المستوردة من سلسلة "LOW DROP" (SD، DV، LT1083/1084/1085) للبيع. يمكن لهذه الدوائر الدقيقة أن تعمل بجهد منخفض بين الإدخال والإخراج (يصل إلى 1...1.3 فولت) وتوفر جهد خرج ثابتًا في نطاق 1.25...30 فولت عند تيار حمل يبلغ 7.5/5/3 أمبير، على التوالى. أقرب نظير محلي من حيث المعلمات، النوع KR142EN22، لديه تيار تثبيت أقصى يبلغ 5 أ.

عند الحد الأقصى لتيار الخرج، تضمن الشركة المصنعة وضع التثبيت بجهد دخل ومخرج لا يقل عن 1.5 فولت. كما تحتوي الدوائر الدقيقة أيضًا على حماية مدمجة ضد التيار الزائد في حمل القيمة المسموح بها وحماية حرارية ضد ارتفاع درجة حرارة القضية.

توفر هذه المثبتات عدم استقرار جهد الخرج بمقدار "0.05%/V، وعدم استقرار جهد الخرج عندما يتغير تيار الخرج من 10 مللي أمبير إلى قيمة قصوى لا تقل عن 0.1%/V. مخطط دائرة نموذجي لتوصيل هذا الجهد تظهر المثبتات في الشكل 4.1.

يجب وضع المكثفات C2...C4 بالقرب من الدائرة الدقيقة ومن الأفضل أن تكون من التنتالوم. يتم اختيار سعة المكثف C1 من حالة 2000 ميكروفاراد لكل 1 أمبير من التيار. تتوفر الدوائر الدقيقة في ثلاثة أنواع من تصميمات المساكن، كما هو موضح في الشكل. 4.2. يتم تحديد نوع السكن بالأحرف الأخيرة في التعيين. تتوفر معلومات أكثر تفصيلاً عن هذه الدوائر الدقيقة في الأدبيات المرجعية، على سبيل المثال J119.

من الممكن اقتصاديًا استخدام مثبتات الجهد هذه عندما يكون تيار الحمل أكثر من 1 أمبير، وكذلك في حالة عدم وجود مساحة في التصميم. يمكن أيضًا استخدام العناصر المنفصلة كمصدر طاقة اقتصادي. يظهر في الشكل. تم تصميم الدائرة 4.3 لجهد خرج يبلغ 5 فولت وتيار حمل يصل إلى 1 أ. وهي تضمن التشغيل العادي عند الحد الأدنى من الجهد على ترانزستور الطاقة (0.7... 1.3 فولت). يتم تحقيق ذلك باستخدام الترانزستور (VT2) ذو الجهد المنخفض في الحالة المفتوحة كمنظم للطاقة. وهذا يسمح لدائرة التثبيت بالعمل عند جهد دخل ومخرج أقل.

تتمتع الدائرة بالحماية (نوع الزناد) في حالة تجاوز التيار في الحمل القيمة المسموح بها، وكذلك تجاوز الجهد عند دخل المثبت 10.8 فولت.

وحدة الحماية مصنوعة من الترانزستور VT1 والثايرستور VS1. عندما يتم تشغيل الثايرستور، فإنه يقوم بإيقاف تشغيل الطاقة عن الدائرة الدقيقة DA1 (يتم قصر الدائرة 7 على السلك المشترك). في هذه الحالة، سيتم إغلاق الترانزستور VT3، وبالتالي VT2، وسيكون للخرج جهد صفري. لا يمكن إرجاع الدائرة إلى حالتها الأصلية إلا بعد إزالة السبب الذي تسبب في التحميل الزائد عن طريق إيقاف تشغيل مصدر الطاقة ثم تشغيله.

عادة لا يكون مكثف SZ مطلوبًا - وتتمثل مهمته في تسهيل بدء تشغيل الدائرة في وقت التشغيل.

لا يمكن إرجاع الدائرة إلى حالتها الأصلية إلا بعد إزالة السبب الذي تسبب في التحميل الزائد عن طريق إيقاف تشغيل مصدر الطاقة ثم تشغيله. عادة لا يكون مكثف SZ مطلوبًا - وتتمثل مهمته في تسهيل بدء تشغيل الدائرة في وقت التشغيل. تظهر طوبولوجيا لوحة الدوائر المطبوعة لتركيب العناصر في الشكل. 4.4 (يحتوي على وصلة حجم واحدة). يتم تثبيت الترانزستور VT2 على الرادياتير.

تم استخدام الأجزاء التالية في التصنيع: المقاوم المعدل R8 من النوع SPZ-19a، والمقاومات الأخرى من أي نوع؛ المكثفات C1 - K50-29V لـ 16 فولت، C2...C5 - K10-17، C5 - K52-1 لـ 6.3 فولت. يمكن استكمال الدائرة بمؤشر LED لعملية الحماية (HL1). للقيام بذلك، سوف تحتاج إلى تثبيت عناصر إضافية: الصمام الثنائي VD3 والمقاوم R10، كما هو مبين في الشكل. 4.5.

الأدب: أ.ب. Shelestov - مخططات مفيدة لهواة الراديو، الكتاب 3.

في هذا الصدد، جزء من الجهد الموفر لمخرج المثبت "يبقى" على الترانزستور، والباقي يذهب إلى خرج المثبت. إذا قمت بزيادة الجهد عند قاعدة الترانزستور المركب، فسوف ينفتح وسيقل انخفاض الجهد عبره، وسيزداد الجهد عند خرج المثبت بالمقابل. والعكس صحيح. في كلتا الحالتين، ستكون قيمة الجهد عند خرج المثبت قريبة من مستوى الجهد عند قاعدة الترانزستور المركب.

يتم الحفاظ على الجهد عند خرج المثبت عند مستوى معين نظرًا لحقيقة أن جزءًا من جهد الخرج (جهد التغذية المرتدة السلبية) من مقسم الجهد R10، R11، R12 يتم توفيره إلى مضخم التشغيل DA1 (ردود فعل سلبية) مضخم الجهد). سوف يميل جهد الخرج لمكبر الصوت التشغيلي في هذه الدائرة إلى قيمة يكون عندها فرق الجهد عند مدخلاته صفراً.

يحدث هذا على النحو التالي. يتم توفير جهد التغذية المرتدة من المقاوم R11 إلى المدخل 4 لمضخم التشغيل. عند المدخل 5، يحافظ صمام ثنائي الزينر VD6 على قيمة جهد ثابتة (الجهد المرجعي). يتم تضخيم فرق الجهد عند المدخلات بواسطة مضخم التشغيل ويتم توفيره من خلال المقاوم R3 إلى قاعدة الترانزستور المركب، حيث يحدد انخفاض الجهد عبره قيمة جهد الخرج للمثبت. يتم تغذية جزء من جهد الدخل من المقاوم R11 مرة أخرى إلى مكبر الصوت التشغيلي. وبالتالي، فإن مقارنة جهد التغذية المرتدة مع الجهد المرجعي وتأثير جهد الخرج لمضخم التشغيل على جهد الخرج للمثبت يحدث بشكل مستمر.

إذا زاد الجهد عند خرج المثبت، فإن جهد التغذية المرتدة المقدم للمدخل 4 لمضخم التشغيل يزداد أيضًا، والذي يصبح أكبر من الجهد المرجعي.

يتم تضخيم الفرق بين هذه الفولتية بواسطة مضخم تشغيلي، حيث ينخفض ​​جهد الخرج ويطفئ الترانزستور المركب. ونتيجة لذلك، يزداد انخفاض الجهد عبره، مما يؤدي إلى انخفاض جهد خرج المثبت. تستمر هذه العملية حتى يصبح جهد التغذية المرتدة مساويًا تقريبًا للجهد المرجعي (يعتمد اختلافهما على نوع مضخم التشغيل المستخدم ويمكن أن يصل إلى 5...200 مللي فولت).

عندما ينخفض ​​جهد الخرج للمثبت، تحدث العملية العكسية. نظرًا لانخفاض جهد التغذية المرتدة ، ليصبح أقل من الجهد المرجعي ، فإن الفرق بين هذه الفولتية عند خرج مضخم جهد التغذية المرتدة يزيد ويفتح الترانزستور المركب ، وبالتالي يزيد جهد خرج المثبت.

يعتمد حجم جهد الخرج على عدد كبير إلى حد ما من العوامل (التيار الذي يستهلكه الحمل، وتقلبات الجهد في الشبكة الأساسية، والتقلبات في درجة الحرارة المحيطة، وما إلى ذلك). ولذلك، فإن العمليات الموصوفة في المثبت تحدث بشكل مستمر، أي أن جهد الخرج يتقلب باستمرار مع انحرافات صغيرة جدًا مقارنة بقيمة محددة مسبقًا.

مصدر الجهد المرجعي الموفر للمدخل 5 لمضخم التشغيل DA1 هو صمام ثنائي زينر VD6. لزيادة استقرار الجهد المرجعي، يتم توفير جهد الإمداد به من مثبت حدودي على صمام ثنائي زينر VD5.

لحماية المثبت من الأحمال الزائدة، يتم استخدام optocoupler VU1 ومستشعر التيار (المقاوم R8) والترانزستور VT3. إن استخدام optocoupler في وحدة الحماية (مصباح LED ومثاير ضوئي لهما اتصال بصري ومثبت في مبيت واحد) يزيد من موثوقية تشغيله.

مع زيادة التيار الذي يستهلكه الحمل من المثبت، يزداد انخفاض الجهد عبر المقاوم R8، وبالتالي يزداد الجهد الموفر لقاعدة الترانزستور VT3. عند قيمة معينة من هذا الجهد، يصل تيار المجمع للترانزستور VT3 إلى القيمة المطلوبة لإضاءة LED الخاص بـ optocoupler VU1.

يعمل إشعاع LED على تشغيل الثايرستور optocoupler، وينخفض ​​​​الجهد عند قاعدة الترانزستور المركب إلى 1... 1.5 فولت، لأنه متصل بالحافلة المشتركة من خلال المقاومة المنخفضة للثايرستور المُشغل. ونتيجة لذلك، يتم إغلاق الترانزستور المركب، ويتم تقليل الجهد والتيار عند خرج المثبت إلى الصفر تقريبًا. ينخفض ​​​​انخفاض الجهد عبر المقاوم R8، ويغلق الترانزستور VT3 ويتوقف توهج optocoupler، لكن الثايرستور يظل قيد التشغيل حتى يصبح الجهد عند الأنود (بالنسبة إلى الكاثود) أقل من 1 فولت. ولن يحدث هذا إلا إذا تم تشغيل جهد الدخل إيقاف تشغيل المثبت أو إغلاق نقاط الاتصال الخاصة بزر SB1.

باختصار عن الغرض من العناصر المتبقية من الدائرة. يشكل المقاوم R1 والمكثف C2 وصمام الزينر VD5 مثبتًا حدوديًا يعمل على تثبيت جهد الإمداد لمكبر الصوت التشغيلي وتحقيق الاستقرار الأولي لجهد الإمداد لمصدر الجهد المرجعي R5، VD2. يوفر المقاوم R2 الجهد الأولي عند قاعدة الترانزستور المركب، مما يزيد من موثوقية بدء تشغيل المثبت، ويمنع المكثف SZ إثارة المثبت عند التردد المنخفض. يحد المقاوم R3 من تيار الخرج لمكبر الصوت التشغيلي في حالة وجود دائرة كهربائية قصيرة عند خرجه (على سبيل المثال، عند تشغيل الثايرستور optocoupler).

تمنع الدائرة R4 وC2 إثارة مكبر الصوت التشغيلي ويتم اختيارها وفقًا للتوصيات الواردة في الأدبيات المرجعية الخاصة بالنوع المحدد لمكبر الصوت التشغيلي.

يشكل الصمام الثنائي Zener VD7 والمقاوم R7 مثبتًا حدوديًا يعمل على الحفاظ على جهد الإمداد لوحدة الحماية عند مستوى ثابت عندما يتغير جهد الخرج للمثبت.

يحد المقاوم R6 من تيار المجمع للترانزستور VT3 إلى المستوى المطلوب للتشغيل العادي لمصباح LED optocoupler. كمقاوم R6، استخدم مقاومًا من النوع C5-5 أو مقاومًا محلي الصنع مصنوعًا من سلك عالي المقاومة (على سبيل المثال، حلزوني من حديد أو لوح تسخين).

يقلل المكثف C1 من مستوى تموج جهد الدخل، وC5 - جهد الخرج للمثبت. يقوم المكثف C6 بحظر دائرة خرج المثبت للتوافقيات عالية التردد. يتم ضمان النظام الحراري الطبيعي للترانزستور VT2 عند تيارات الحمل العالية عن طريق تثبيته على مشعاع بمساحة لا تقل عن 100 سم.

يوفر المثبت ضبطًا سلسًا لجهد الخرج في حدود 4.5...12 فولت عند تيار خرج يصل إلى 1 أمبير مع مستوى تموج لجهد الخرج لا يزيد عن 15 مللي فولت. يتم تنشيط الحماية من التحميل الزائد عندما يتجاوز تيار الخرج 1.1 أمبير.

الآن عن استبدال العناصر. يمكن استبدال مضخم التشغيل K553UD1 بـ K140UD2، K140UD9، K553UD2. يمكن أن يكون الترانزستور VT1 من النوع KT603 وKT608 وVT2 - KT805 وKT806 وKT908 وما إلى ذلك مع أي مؤشرات للأحرف. Optocoupler - النوع المحدد مع أي فهرس للأحرف.

يتم توفير جهد التيار المتردد إلى مقوم التثبيت من أي محول تنحي يوفر جهد خرج لا يقل عن 12 فولت عند تيار 1 أمبير. يمكن استخدام محولات الإخراج TVK-110 LM و TVK-110 L1 كمحول مثل هذا .

مثبت على شريحة متخصصة

يمكن استخدام المحولات المذكورة أعلاه مع مثبت الجهد، الذي يظهر مخططه في الشكل. يتم تجميعه على دائرة متكاملة متخصصة K142EN1. إنه مثبت جهد مستمر مع اتصال تسلسلي لعنصر التحكم.

إن خصائص الأداء العالية بما فيه الكفاية، ودائرة الحماية من الحمل الزائد المضمنة التي تعمل من مستشعر تيار خارجي، ودائرة تشغيل/إيقاف تشغيل المثبت من مصدر إشارة خارجي، تجعل من الممكن تصنيع مصدر طاقة مستقر يعتمد عليه، مما يوفر جهد الخرج في نطاق 3...12 فولت.

لا يمكن لدائرة مثبت الجهد المتكامل نفسها توفير تيار حمل يزيد عن 150 مللي أمبير، وهو ما لا يكفي بوضوح لتشغيل بعض الأجهزة. لذلك، لزيادة سعة تحميل المثبت، يتم توصيل مضخم الطاقة القائم على الترانزستور المركب VT1، VT2 بمخرجه. بفضل هذا، يمكن أن يصل تيار الخرج للمثبت إلى 1.5 أمبير في نطاق جهد الخرج المحدد.

تتم إزالة جهد التغذية المرتدة الذي يتم توفيره لمخرج الدائرة المتكاملة DA1، والذي يعمل في هذه الدائرة كمضخم تغذية مرتدة سلبي مع مصدر جهد مرجعي داخلي، من المقاوم R5. يعمل المقاوم R3 كمستشعر تيار لوحدة حماية التيار الزائد. توفر المقاومات R1 و R2 وضع التشغيل للترانزستور VT2 وترانزستور الحماية الداخلية للدائرة المتكاملة DA1. يعمل المكثف C2 على التخلص من الإثارة الذاتية للدائرة المتكاملة عند الترددات العالية.

المقاوم R3 ملفوف سلكيًا، مشابهًا للمقاوم الموصوف سابقًا. باعتبارك ترانزستور VT1، يمكنك استخدام الترانزستورات مثل KT603 وKT608 وVT2 - KT805 وKT809 وما إلى ذلك مع أي مؤشرات للأحرف.

مخطط:

في بعض الأحيان لا يبدأ مثبت الجهد في مكبرات الصوت التشغيلية (op-amps)، على سبيل المثال. لا يدخل في وضع التثبيت عند تشغيل الطاقة، ويظل الجهد عند خرجه مساويًا عمليًا للصفر. بعد استبدال الدائرة الدقيقة، يبدأ المثبت في العمل بشكل طبيعي. يُظهر فحص المضخم التشغيلي الذي تم استبداله أنه يعمل تمامًا. عندما يتم إعادة تثبيت مضخم التشغيل هذا في مثبت العمل، تتكرر الظاهرة المذكورة أعلاه - لا يبدأ المثبت مرة أخرى. يوجد أعلاه رسم تخطيطي لأحد المثبتات النموذجية التي لوحظت فيها هذه الظاهرة.

وبعد سلسلة من التجارب تم تأسيسه. أن سببه هو الجهد التحيز Ucm لمكبر الصوت التشغيلي، الموضح أدناه بشكل تقليدي في شكل مصدر جهد ثابت:

يتم تمثيل مقاومة الإدخال لمكبر الصوت التشغيلي بواسطة المقاوم Rin. من المعروف أن جهد خلط المضخم التشغيلي يمكن أن يكون بأي قطبية. لنفترض أن الأمر أصبح كما هو موضح في الشكل. بعد ذلك، في اللحظة الأولى بعد التشغيل، يكون جهد الخرج للمثبت، وبالتالي الجهد بين مدخلات المرجع أمبير، مساويًا للصفر، ويتم توصيل القطب السالب للمصدر Ucm مباشرة إلى غير- عكس المدخلات من المرجع أمبير. يتناقص الجهد عند خرجه وعند قيمة كبيرة بما فيه الكفاية للقيمة المركزية (بالنسبة لـ K1UT531B، على سبيل المثال، يمكن أن يصل إلى 7.5 مللي فولت) نظرًا لعامل تضخيم الجهد الكبير، تكون مرحلة خرج مضخم التشغيل مشبعة للغاية، الجهد الناتج هو فقط أعشار فولت. هذا الجهد لا يكفي لفتح الترانزستور المنظم للمثبت وبالتالي لا يبدأ. إذا اتضح أنه بعد استبدال الدائرة الدقيقة، فإن جهد الانحياز لمضخم التشغيل المثبت حديثًا ليس مرتفعًا جدًا أو أن قطبيته هي عكس ما هو موضح في الشكل. 2a سوف يبدأ المثبت بشكل طبيعي.

يمكنك التخلص من الحاجة إلى اختيار مكثف للعمالة لمثيل op-amp لكل مثبت محدد بطرق مختلفة. أحدها، على سبيل المثال، هو استخدام مقسم الجهد مع صمام ثنائي فاصل لبدء تشغيل المثبت (الشكل 2 ب). يجب أن يفي الجهد عبر المقاوم R2 بالمتباينات التالية:

أين:
Uin.min وUin.max - الحد الأدنى والحد الأقصى لجهد الإدخال للمثبت؛
Ud - الحد الأقصى لانخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي V1؛
Ucm.max - أقصى جهد متحيز لمضخم العمليات؛
U3 nom - الجهد عند الإدخال 3 لمضخم التشغيل (انظر الشكل 1) عند الوضع الاسمي للمثبت.

عندما يتم توصيل المثبت بمصدر طاقة، يتم توفير الجهد الموجب من المقاوم R2 (الشكل 2. ب) من خلال الصمام الثنائي VI إلى الإدخال غير المقلوب لمضخم التشغيل. في الوقت نفسه، يزداد جهد الخرج للمضخم التشغيلي بشكل حاد ويفتح الترانزستور المنظم للمثبت.

بعد أن يصل المثبت إلى وضعه الاسمي، يغلق الصمام الثنائي السادس ويفصل مقسم الجهد عن دخل المضخم التشغيلي. للتخلص تمامًا من تأثير جهد الزناد على تشغيل المثبت، يجب عليك اختيار صمام ثنائي من السيليكون بتيار عكسي منخفض.

أكد الاختبار العملي فعالية استخدام الدائرة الموصوفة - حيث بدأ المثبت معها في العمل بشكل لا تشوبه شائبة عند أي قيمة جهد وقطبية Ucm. بينما بدونه في بعض الأحيان لم يتم تشغيل المثبت. لم يتم ملاحظة تأثير دائرة التشغيل على أداء المثبت (معامل التثبيت - أكثر من 6000، مقاومة الخرج 8 مللي أوم).

كما تعلم، تتطلب مصابيح LED تيارًا ثابتًا لتشغيلها. يُطلق على الجهاز الذي يمكنه تزويد مصابيح LED بتيار مستقر اسم برنامج تشغيل LED. هذه المقالة مخصصة لتصنيع مثل هذا المحرك باستخدام مكبر الصوت التشغيلي.

لذا، فإن الفكرة الرئيسية هي تثبيت انخفاض الجهد عبر مقاومة ذات قيمة معروفة (في حالتنا، R 3)، متصلة على التوالي مع الحمل (LED). نظرًا لأن المقاوم متصل على التوالي مع LED، فإن نفس التيار يتدفق عبرهما. إذا تم تحديد هذا المقاوم بحيث لا يسخن عملياً، فستبقى مقاومته دون تغيير. وبالتالي، من خلال تثبيت انخفاض الجهد عبره، فإننا نثبت التيار من خلاله، وبالتالي التيار من خلال LED.

ما علاقة مكبر الصوت التشغيلي به؟ نعم، على الرغم من أن إحدى خصائصه الرائعة هي أن المضخم التشغيلي يميل إلى حالة يكون فيها فرق الجهد عند مدخلاته صفرًا. ويقوم بذلك عن طريق تغيير جهد الخرج. إذا كان الفرق U 1 -U 2 موجباً فإن جهد الخرج سيزيد، وإذا كان سالباً فسوف ينخفض.

لنتخيل أن دائرتنا في حالة توازن معينة عندما يكون الجهد عند خرج المضخم التشغيلي مساويًا لـ Uout. في هذه الحالة، يتدفق تيار I n عبر الحمل والمقاوم. إذا زاد التيار في الدائرة لسبب ما (على سبيل المثال، إذا انخفضت مقاومة LED بسبب التسخين)، فسيؤدي ذلك إلى زيادة انخفاض الجهد عبر المقاوم R 3، وبالتالي زيادة الجهد عند الإدخال المقلوب لمضخم العمليات. سيظهر فرق جهد سلبي (خطأ) بين مدخلات المضخم التشغيلي، وفي محاولة للتعويض عنه، سيقلل المضخم التشغيلي من جهد الخرج. وسوف تفعل ذلك حتى تصبح الفولتية عند مدخلاتها متساوية، أي. حتى يصبح انخفاض الجهد عبر المقاوم R 3 مساويًا للجهد عند الإدخال غير المقلوب لمضخم التشغيل.

وهكذا، فإن المهمة برمتها تلخصت في تثبيت الجهد عند المدخل غير المقلوب لمضخم العمليات. إذا كانت الدائرة بأكملها مدعومة بجهد ثابت U p، فإن المقسم البسيط (كما في الشكل 1) يكون كافيًا لهذا الغرض. يتم توصيل المقسم بجهد ثابت، وبالتالي يكون خرج المقسم مستقرًا أيضًا.

العمليات الحسابية: بالنسبة للحسابات، دعنا نختار مثالًا حقيقيًا: لنفترض أننا نريد تشغيل اثنين من مصابيح LED ذات الإضاءة الخلفية فائقة السطوع لهاتف Nokia الخلوي من جهد يصل إلى 12 فولت (مصباح يدوي ممتاز للسيارة). نحتاج إلى الحصول على تيار قدره 20 مللي أمبير من خلال كل LED، وفي نفس الوقت لدينا مضخم تشغيلي مزدوج LM833 ممزق من اللوحة الأم. في هذا التيار، تتألق مصابيح LED الخاصة بنا بشكل أكثر سطوعًا من تلك الموجودة في الهاتف، لكنها لن تنطفئ، ويبدأ التسخين الكبير في مكان أقرب إلى 30 مللي أمبير. سنقوم بإجراء الحساب لقناة واحدة من opamp، لأنه أما بالنسبة للثاني فهو مشابه تمامًا.

الجهد عند المدخلات غير المقلوبة: U 1 =U p *R 2 /(R 1 + R 2)

الجهد عند الإدخال المقلوب: U 2 =I n *R 3

من شرط تساوي الضغوط في حالة التوازن:

ش 1 = ش 2 => أنا n =U p *R 2 /R 3 *1/(R 1 +R 2)

كيفية اختيار قيم العناصر؟ أولاً، يكون التعبير الخاص بـ U 1 صالحًا فقط إذا كان تيار الإدخال لمضخم العمليات = 0. وهذا يعني بالنسبة لمضخم العمليات المثالي. من أجل تجاهل تيار الإدخال لمضخم تشغيلي حقيقي، يجب أن يكون التيار عبر المقسم أكبر 100 مرة على الأقل من تيار الإدخال لمضخم التشغيل. يمكن الاطلاع على قيمة تيار الإدخال في ورقة البيانات؛ عادة بالنسبة للمضخمات التشغيلية الحديثة، يمكن أن تتراوح من عشرات البيكو أمبير إلى مئات النانو أمبير (في حالتنا، تيار انحياز الإدخال الأقصى = 1 μA). أي أن التيار عبر المقسم يجب أن يكون على الأقل 100..200 μA. ثانياً، من ناحية، كلما كان R3 أكبر، كلما كانت دائرتنا أكثر حساسية للتغيرات في التيار، ولكن من ناحية أخرى، فإن الزيادة في R3 تقلل من كفاءة الدائرة، لأن المقاوم يبدد الطاقة بما يتناسب مع المقاومة. سنفترض أننا لا نريد أن يكون انخفاض الجهد عبر المقاومة أكثر من 1 فولت.

لذلك، لنفترض أن R 1 = 47 كيلو أوم، ثم مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن U 1 = U 2 = 1V، من التعبير الخاص بـ U 1 نحصل على R 2 = R 1 /(U p /U 1 -1) = 4.272 - > من السلسلة القياسية اختر مقاومة 4.3 كيلو أوم. من التعبير الخاص بـ U 2 نجد R 3 =U 2 /I n =50 -> حدد مقاومة 47 أوم. دعونا نتحقق من التيار من خلال المقسم: I d = U p / (R 1 + R 2) = 234 μA، وهو ما يناسبنا تمامًا. القدرة التي يتبددها R 3: P = I n 2 * R 3 = 18.8 ميجاوات، وهي أيضًا مقبولة تمامًا. للمقارنة، تم تصنيف المقاومات MLT-0.125 الأكثر شيوعًا بـ 125 ميجاوات.

كما ذكرنا من قبل، فإن الدائرة الموصوفة أعلاه مصممة لإمدادات طاقة مستقرة U p. ماذا تفعل إذا كان مصدر الطاقة غير مستقر. الحل الأبسط هو استبدال المقاومة R 2 للمقسم بثنائي زينر. ما هو المهم أن تأخذ في الاعتبار في هذه الحالة؟

أولاً، من المهم أن يعمل ثنائي الزينر على كامل نطاق جهد الإمداد. إذا كان التيار من خلال R 1 D 1 صغيرًا جدًا، فسيكون الجهد الموجود على الصمام الثنائي زينر أعلى بكثير من جهد التثبيت، وبالتالي، سيكون جهد الخرج أعلى بكثير من المطلوب وقد يحترق مؤشر LED. لذلك، من الضروري أن يكون التيار خلال R 1 D 1 عند U p min أكبر من أو يساوي I st min (نكتشف الحد الأدنى لتيار التثبيت من ورقة البيانات الخاصة بصمام ثنائي زينر).

R 1 كحد أقصى = (U p min -U st)/I st min

ثانيًا، عند الحد الأقصى لجهد الإمداد، يجب ألا يكون التيار عبر الصمام الثنائي الزينر أعلى من Ist max (يجب ألا يحترق الصمام الثنائي الزينر الخاص بنا). إنه

R 1 دقيقة = (U p max -U st)/I st max

وأخيرًا، ثالثًا، الجهد الموجود على صمام ثنائي زينر حقيقي لا يساوي تمامًا U st - فهو يختلف، اعتمادًا على التيار، من U st min إلى U st max. وفقًا لذلك، يتغير الهبوط عبر المقاومة R 3 أيضًا من U st min إلى U st max. يجب أيضًا أن يؤخذ ذلك في الاعتبار، نظرًا لأنه كلما زاد حجم ΔU، زاد خطأ التنظيم الحالي، اعتمادًا على جهد الإمداد.

حسنًا، حسنًا، لقد تعاملنا مع التيارات الصغيرة، ولكن ماذا لو كنا بحاجة إلى تيار من خلال LED ليس 20، بل 500 مللي أمبير، وهو ما يتجاوز قدرات المضخم التشغيلي؟ هنا أيضًا، كل شيء بسيط جدًا - يمكن تضخيم الخرج باستخدام ترانزستور ثنائي القطب أو ترانزستور ذو تأثير ميداني تقليدي، وتظل جميع الحسابات دون تغيير. الشرط الوحيد الواضح هو أن الترانزستور يجب أن يتحمل التيار المطلوب والحد الأقصى لجهد الإمداد.

حسنا، ربما هذا كل شيء. حظ سعيد! ولا تتخلص بأي حال من الأحوال من النفايات الراديوية القديمة - فلا يزال أمامنا الكثير من الأشياء الرائعة.