Пауль Хоровиц - Искусство схемотехники. Том 3 [Изд.4-е]

• Название: Искусство схемотехники. Том 3 [Изд.4-е]
• Автор: Пауль Хоровиц
• Издательство: "Мир"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 1993
• ISBN: 5-03-002954-0 (русск.); 5-03-002336-4; 0-521-37095-7 (англ.)

Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков аппаратуры: внимание читателя сосредотачивается на тонких аспектах проектирования и применения электронных схем.

На русском языке издается в трех томах. Том 3 содержит сведения о микропроцессорах, радиотехнических схемах, методах измерения и обработки сигналов, принципах конструирования аппаратуры и проектирования маломощных устройств, а также обширные приложения.

Для специалистов в области электроники, автоматики, вычислительной техники, а также студентов соответствующих специальностей вузов и техникумов.

---

Температура пайки выводов (продолжительность пайки 10 с) … 300 °C

Типовые характеристики для корпусов К и Т

Замечания по применению

Включенный LM117 формирует опорное напряжение Uоп с номинальным значением 1,25 В между выходом схемы и выводом регулировки (рис. 1). Опорное напряжение падает на программирующем резисторе R1, и так как это напряжение является постоянным, то через резистор установки выхода R2 протекает постоянный ток, определяющий выходное напряжение:

Ток 100 мкА, протекающий через вывод регулировки, создает ошибку, поэтому схема LM117 была разработана с учетом необходимости минимизировать Iрег и сделать его независимым от изменений на входе и в нагрузке. Для этого от выхода через R1 и R2 должен отбираться ток, равный начальному току нагрузки. Если нагрузка на выходе недостаточна, то напряжение на выходе увеличится.

Внешние конденсаторы. Рекомендуется использовать шунтирующий конденсатор на входе. Почти во всех практических случаях для этой цели подойдет дисковый конденсатор емкостью 0,1 мкФ или танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ. Схема более чувствительна к отсутствию шунтирующего конденсатора на входе, когда используется конденсатор на выводе регулировки и выходной конденсатор, но указанные выше значения емкости на входе устраняют возможные трудности.

Для более сильного подавления пульсаций в LM117 можно зашунтировать на землю вывод регулировки. Шунтирующий конденсатор в данном случае предотвращает усиление пульсаций при увеличении выходного напряжения. Шунтирующий конденсатор емкостью 10 мкФ обеспечивает ослабление пульсаций на 80 дБ при любом уровне на выходе. На частотах выше 120 Гц увеличение емкости выше значения 10 мкФ не вызывает соответствующего увеличения коэффициента подавления пульсаций. При использовании шунтирующего конденсатора иногда нужно использовать защитные диоды для предотвращения разряда конденсатора через внутренние слаботочные цепи и разрушения схемы.

В общем наиболее подходящими являются танталовые конденсаторы. Танталовые конденсаторы обладают низким импедансом даже на высоких частотах. На высоких частотах алюминиевый электролитический конденсатор емкостью 25 мкФ эквивалентен танталовому конденсатору емкостью 1 мкФ. На высоких частотах хорошо использовать также керамические конденсаторы, но у некоторых типов таких конденсаторов на частотах вблизи 5 МГц наблюдается большой спад емкости. В связи с этим может оказаться, что дисковый керамический конденсатор емкостью 0,01 мкФ работает лучше в качестве шунтирующего, чем дисковый конденсатор емкостью 0,1 мкФ.

Хотя схема LM117, как и всякая схема с обратной связью, работает стабильно и без выходных конденсаторов, некоторые значения внешних емкостей могут привести к чрезмерному «звону». Это относится к диапазону емкостей от 500 до 5000 пФ. Танталовый конденсатор емкостью 1 мкФ или алюминиевый электролит емкостью 25 мкФ на выходе устраняет этот эффект и обеспечивает стабильность.

Стабилизация по нагрузке. LM117 может обеспечить очень хорошую стабилизацию по нагрузке, но для получения самых хороших характеристик следует принять некоторые меры. Резистор, задающий ток, подключаемый между выводом регулировки и выходом (обычно имеет сопротивление 240 Ом), следует подключать непосредственно к выходу стабилизатора, а не вблизи нагрузки. Это устраняет возможность того, что падение напряжения в линии будет последовательно опорному напряжению и ухудшит стабилизацию. Например, стабилизатор напряжения 14 В с сопротивлением 0,05 Ом между стабилизатором и нагрузкой обеспечивает следующую стабилизацию по нагрузке с учетом сопротивления линии: 0,05 Ом·Iн.

Если задающий резистор подключить вблизи нагрузки, то эффективное сопротивление линии будет равно 0,05 Ом [1 + (R2/R1)], т. е. в данном случае стабилизация будет в 11,5 раза хуже.

Рис. 2 иллюстрирует влияние резистора, подключаемого между стабилизатором и задающим резистором с сопротивлением 240 Ом.

Рис. 2. Стабилизатор с сопротивлением линии на выводе выхода.

При использовании корпуса ТО-3 нетрудно уменьшить сопротивление между корпусом и задающим резистором, для этого нужно использовать два отдельных провода. Однако при использовании корпуса ТО-5 нужно принять меры для того, чтобы уменьшить длину провода, присоединяемого к выходу. Один конец резистора R2 можно подключить к земле вблизи земли нагрузки, это обеспечивает возможность дистанционного управления землей и улучшает стабилизацию по нагрузке.

Защитные диоды. При подключении внешних конденсаторов к любым стабилизаторам на интегральных схемах иногда необходимо подключать защитные диоды для предотвращения разряда конденсаторов через слаботочные цепи стабилизатора. Большинство конденсаторов емкостью 10 мкФ имеют достаточно небольшое внутреннее последовательное сопротивление, на котором при закорачивании возникает пиковый импульс тока величиной до 20 А. Хотя этот всплеск имеет небольшую длительность, он обладает достаточной энергией для разрушения интегральной схемы.

Если к стабилизатору подключен выходной конденсатор и вход закорочен, то выходной конденсатор разряжается через выход стабилизатора. Ток разряда зависит от величины емкости, выходного напряжения стабилизатора и скорости спада Uвх. В LM117 цепь разряда проходит через большой переход, который выдерживает без последствий пик тока 15 А. Этого нельзя сказать о других типах стабилизаторов положительного напряжения. Для выходных конденсаторов емкостью 25 мкФ и ниже нет необходимости использовать диоды.

Шунтирующий конденсатор вывода регулировки может разряжаться через слаботочный переход. Разряд происходит тогда, когда закорочен или вход, или выход. В LM117 имеется внутренний резистор 50 Ом, который ограничивает пиковый ток разряда. Для выходных напряжений, не превышающих 2 В, и конденсаторов с емкостью до 10 мкФ защита не нужна.

На рис. 3 показан стабилизатор LM117 с защитными диодами, которые предназначены для выходных напряжений выше 25 В и больших выходных емкостей.

Рис. 3. Стабилизатор с защитными диодами. Uвх = 1,25 В [1 + (R2/R1)] + R2Iрег; D1 обеспечивает защиту для С1; D2 обеспечивает защиту для С2.

Принципиальная схема

Резистор R6 — подстроечный.

Типовые применения (продолжение)

Стабилизатор напряжения 15 В с замедленным включением.

Регулируемый стабилизатор с улучшенным коээфициентом подавления пульсаций.

1) Танталовый; * разряжает С1 если выход замкнут накоротко на землю.

Стабилизатор напряжения 10 В с повышенной стабильностью.

Высокоточный регулируемый стабилизатор напряжения (три LM195, соединенные параллельно, обозначены как транзистор в прямоугольнике).

1) Танталовый; * минимальный нагрузочный ток 30 мА.

2) Необязательный элемент, увеличивает подавление пульсаций.

Стабилизатор напряжения от 0 В до 30 В.

Мощный повторитель.

Стабилизатор постоянного напряжения/постоянного тока на 5 А.

1) Танталовый; * излучает свет в режиме стабилизации тока.

Стабилизатор тока 1 А.

Стабилизатор напряжения 1,2-20 В с заданным минимальным током.

* Минимальный ток нагрузки ~ 4 мА.

Усилитель с большим коэффициентом усиления.

Недорогой импульсный стабилизатор на 3 А.