довательно, частота генерации f=ll (ti-\-h) =7,5 кГц. Выбор компаратора 521САЗ основан на том, что его напряжение питания может быть равно 5 В, а выходной ток имеет достаточное для управления ключевым транзистором значение (больше 10 мА). Длительность цикла определяется делителем напряжений на резисторах R3, R4, а частота задается постоянной времени цепи, образованной конденсатором С1 и резистором R5. Результирующее стабилизированное выходное напряжение определяется дополнительной петлей общей ОС, образованной транзистором VT1, стабилитроном VD1 и делителем R1, R2.

Приведенный стабилизатор при t/вх = 5 В имеет следующие параметры: [/вых = -15 В; / шах = 0,2 А; КПД = 75%. При / = 0,2 А частота колебаний на выходе равна 6 кГц, а их амплитуда не превышает 100 мВ. При изменении вх от 5 до 10 В изменение вых меньше 3%. При вх = 5 В и изменении / от О до 100 мА изменение вых меньше 3%.

6.3.3. ЗАЩИТА СТАБИЛИЗАТОРОВ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Цепи защиты от короткого замыкания по выходу используются практически во всех стабилизаторах и в некоторых источниках опорного напряжения для предотвращения разрушения дорогостоящих мощных выходных транзисторов.

В рассмотренных выше стабилизаторах применена цепь защиты от короткого замыкания, при срабатывании которой выходной ток остается большим. Иногда применяют триггерную защиту, обеспечивающую уменьшение выходного тока до нуля при перегрузке выходного транзистора. Оба варианта защиты пе-оптимальны, так как в первом случае может недопустимо увеличиваться мощность, рассеиваемая транзистором, а во втором - защита срабатывает при емкостной нагрузке в момент включения источника питания. Устранить указанные недостатки можно, реализовав промежуточную вольт-амперную характеристику так, что прн коротком замыкании выходной ток сначала увеличивается до некоторого максимального значения, а затем уменьшается, ио не до нуля, а устанавливается несколько больше нуля. Схемы, реализующие такую вольт-амперную характеристику, показаны иа рис. 6.16.

Рис. 6.16. Цепь защиты от короткого замыкания с ОУ (а) и транзисторо.м (б) в 1;,спи ОС

в схеме на рис. 6.16,а транзистор VT1 и резистор \R1 образуют обычную цепь защиты от короткого замыкания. Транзистор VT1 открывается, когда падение напряжения на резисторе R1 увеличивается до 0,7 В. В результате этого возрастает ток через VT1, уменьшаются базовый ток VT2 и выходное напряжение. Когда ивых<Уст, то откроется диод VD1 и потечет ток через резисторы R3, R4. Если Ri=0, то этот ток не влияет на работу цепи защиты. Если же Ri¥=0, то вследствие протекания тока через R4 увеличится напряжение на эмиттерно-базовом переходе VT1, что приведет к увеличению тока через VT1 к уменьшению выходного напряжения и тока через VT2. Наконец, когда 1/вых1 0, через R4 будет протекать ток /i=(LfcT - (/д)/(1+Лз--/?4), где t/д- падение напряжения на диоде VD1. При этом Il(Rl+R) =0,7 В, т. е. транзистор VT1 открыт, но ток, отбираемый этим транзистором, должен быть меньше тока базы транзистора VT2. Чтобы стабилизатор возвращался в нормальное рабочее состояние после устранения короткого замыкания, обычно достаточно установить выходной ток короткого замыкания /к.з 0,1 /н, где /н - номинальный выходной ток.

Для нормальной работы показанной на рис. 6.16,а цепи защиты необходимо включить ее в цепь ОС усилителя. Показанная на рис. 6.16,6 цепь защиты может использоваться автономно, что является ее преимуществом перед первой схемой. Цепь резисторного делителя, регулирующего выходной ток короткого замыкания, включена здесь в эмиттерную цепь транзистора VT1 [98]. В исходном состоянии, когда выходной ток не превышает заданной величины /н, на выходе удерживается напряжение, равное Uci-Uo.e. Через делитель R3, R4 протекает ток /1 = ивых/(Лз+4)- Следовательно, на эмиттере VT1 удерживается напряжение, примерно равное /ii/?3 0,5 В, а на его базе напряжение равно InR\- В момент короткого замыкания, т. е. при i?H 0, выходное напряжение уменьшается, поэтому напряжение на эмиттере VTI падает, а на базе увеличивается. Благодаря этому растет ток через VT1 и R2, а выходное напряжение падает. Но чем меньше выходное напряжение, тем меньше напряжение на R3, запирающее транзистор VT1. Наконец, прн Овых 0,7 В процесс стабилизируется и выходное напряжение становится равным 0,7 В. Недостатком этой схемы защиты является то, что сопротивление R1 включается последовательно с i?H и при коротком замыкании выходное напряжение не уменьшается до О В.

Глава 7

БЫТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

В связи с тем, что в %,следнее время все большее распространение получает техника высококачественного воспроизведения сигналов звуковых частот, в главе рассмотрен ряд схем для использования в моно- и стереофонических комплексах. Их построение на ОУ позволит существенно улучшить качественные характеристики аппаратуры, упростить конструкцию и сократить время на разработку, настройку и регулировку. Кроме того, представлены устройства, наиболее часто применяемые в бытовой ав-то.матике.

7.1. УЗЛЫ АППАРАТУРЫ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ЗАПИСИ ЗВУКА

Следующие уникальные свойства делают ОУ идеальными для построения различных усилителей звуковых частот:

1. Очень высокий коэффициент усиления по напряжению при разомкнутой цепи ОС позволяет получить требуемое усиление схемы при малом значении коэффициента нелинейных искажений.

2. Высокое входное и низкое выходное сопротивления упрощают построение цепей ОС и сводят до минимума влияние нагрузки.

3. Малые напряжения смещения и возможность работы с непосредственными связями значительно уменьшают число электролитических конденсаторов в схемах.

4. Высокое значение коэффициента подавления влияния нестабильности источника питания гарантирует работу ОУ от источников с плохой стабилизацией и снижает вероятность возникновения нестабильности на низких частотах, присущей усилителям различных типов.

5. Большой коэффициент ослабления синфазной составляющей входного сигнала (около 90 дБ) дает возможность ОУ усиливать слабые сигналы (порядка милливольт) на фоне помех до нескольких вольт.

6. Большой размах выходного напряжения обеспечивает хорошую устойчивость к перегрузкам.

7. Относительно низкий уровень приведенных ко входу шумов позволяет строить высококачественные усилители.

7.1.1. ШУМОВЫЕ СВОЙСТВА ОУ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ

Шумовые параметры ОУ определяют предел чувствительности электронных устройств, предназначенных для регистрации слабых сигналов. Такие устройства необходимы, например, в различных системах автоматики, оптико-электронных приборах, всевозможных инструментах для физических исследований, в приборах для акустических измерений, медицинской технике и особенно в бытовой радиоаппаратуре. Поэтому в настоящее время расчет шумовых параметров нельзя считать необходимым лишь в каких-то редких, исключительных случаях. Шумы относятся к самым сложным и трудноуправляемым явлениям, и можно считать, что достижимое уменьшение уровня шумов демонстрирует инженерное мастерство разработчика электронной аппаратуры, подобно тому как относительный уровень собственных шумов ОУ характеризует совершенство технологии их производства.

Снижение влияния шумов ОУ требует не только применения специальных малошумящих приборов, но и знания характера шумовых процессов, так как уровень шумов ОУ очень сильно зависит от сопротивления источника сигнала, частоты, напряжения, входного тока, температуры.

В ОУ, как и в любом другом электронном приборе, генерируются внутренние электрические шумы, которые, в отличие от раз-