Стабилизатор компенсационный типовой усовершенствованный

[Dieselboy]

Ну вот, уже больше года прошло, а только сейчас собрался написать хоть что-то. Схема, фотки, после описание.

[Dieselboy]

Представляю вашему вниманию доработанную схемотехнику типового компенсационного стабилизатора «на трёх транзисторах». В данном варианте представлен стаб для УМ. За основу схемы был взят когда-то стаб для УН из усилка Lynx 17. Последовательность доработки была следующей (тогда был реализован только стаб для УН). Был замечен один недостаток – попадание входной помехи с вх. конденсаторов на выход стаба, выражалось это частыми кратковременными (быстрыми) прыганиями луча осциллографа, представлявшего прямую. Т.е. прыгал уровень постоянки на небольшие значения, десятые вольт или около того. Причиной было применение в качестве элемента «закачки» заряда в усилитель ошибки резистора (т.е. резистивная нагрузка ус. ошибки, запитанная от пульсирующего напряжения; не считая вх. сопр. регулирующих транзисторов). Решение было простым – использовать в качестве элемента закачки/нагрузки ГСТ. Всё, проблема проникновения помехи была в большей степени решена, на выходе стаба луч осциллографа (горизонтальная прямая) уже не прыгал так сильно и часто. Малое закачиваемое количество тока для управления регулирующим транзистором было решено превращением его в составной транзистор, для стаба УН это была двойка. Как выяснилось после, пульсация всё ещё присутствовала, уже много реже и меньше, но она была. Это прыгание луча хотелось свести на нет, да и навернуть в разумных пределах схемку тоже, применив в качестве усилителя ошибки не просто ОЭ, а нечто поинтересней, более линейное и высокочастотное. Был применён каскод из обычных транзисторов. Но это не дало никакого результата, как по измерениям, так и на слух. Тогда за место нижнего «обычного» транзистора был поставлен «супербета» 2SC2240. После применения оного прыгания луча совсем пропали – возросла так сказать чувствительность вх. транзистора к поделённой помехе (частично поделённой, т.к. стоял ускоряющий конденсатор в 1 мкФ, делимой при приближении к НЧ диапазону) в петле ОС и/или само вх. сопротивление транзистора оказывало меньшее влияние на делитель ОС (если рассматривать делитель как источник опорного напряжения, а транзистор работающий с переменным током -> меняющимся вх. сопротивлением; для слаботочных ИОН такое влияние может быть заметно). Таким образом, применение каскода было уже не просто целью для «наворота», а технически оправданным и необходимым решением – транзисторы «супербета», как правило, маломощны. Так 2SC2240 рассеивает 0,3 Вт при какой-то там температуре окр. среды, применение же верхнего более мощного транзистора, но с обычной бетой, решало проблему излишнего рассеивания тепловой мощности – излишек напряжения падал на ОБ. Таким образом, каскод позволил объединить преимущества двух разных транзисторов: на входе стоял высокочувтвительный элемент, а над ним собственный «мощный» стабилизатор напряжения. Помимо того каскод дал повысить усиление на мегагерцах (чтобы потом его линейно срезать конденсатором ). И последнее усовершенствование, без которого не было покоя – это «иделаьный» делитель ОС. При применении обычного резистивного делителя ОС с ускоряющим конденсатором (чтоб не делить переменку – сигнал ошибки) для получения выс. вых. напряжений (выше 5 В, например), был только один недостаток – частота неделения переменки к низу определялась номиналом конденсатора. Хотелось же получить ровную АЧХ, исключив ослабление усиления на НЧ, ИНЧ, подавив даже самые медленные пульсации напряжения на выходе. Тогда и был «изобретён» «активный делитель» ОС, нижний резистор был заменён на ГСТ , а «большой» «верхний» конденсатор попросту выкинут с его небольшими недостатками – некоторым эффектом памяти и относительной нелинейностью. Да, у ГСТ в таком случае тоже есть свои недостатки – больший уровень шумов в делителе, относительно неоптимальный режим работы оного (невелика разность Uкэ). Но, применив так же 2SC2240 в этой роли (позиционируется как малошумящий), проблемы шумов особо то и нет, да и вряд ли она так уж актуальна в цепях питания усилителя. А выполнить минимально оптимальный режим работы по напряжению такого транзистора вполне можно для выс. вых. напряжений стаба. Для частотной (фазовой) коррекции самого делителя (а далее и усилителя ошибки) был поставлен резистор в коллектор ГТ и маленький керамический конденсатор ~1-2 нФ параллельно верхнему сопротивлению.

На счёт коррекции. По моим пробам, эффективна коррекция только на запаздывание, просто нагрузочные кондеи, у самого усилителя ошибки даже, на практике ничего не дают, если ус. ош. загенерил, то только коррекция по запаздыванию подавляла эту генерацию.

На счёт ИХ стаба, если гонять меандр – в питании треугольник с малым звоном на фронтах, если начать зарезать на входе усилителя (нагрузка) полосу пропускания, то амплитуда выбросов уменьшается. Рассматривайте данный стаб. не как стаб. импульсного усилителя отрабатывающего прямоугольник, а как стаб. медленных звуковых колебаний более-менее плавной формы. Проверено – на практике при воспроизведении звука артефактов не замечено, от стаба, даже для каскада УМ, больше пользы, чем вреда. Во всяком случае рассматривайте этот стаб как «необычное» схемотехническое решение, направленное на получение макс. стабильного напряжения на выходе.

Стабы по данной схемотехнике реализованы в виде макетов уже более года назад, результатом доволен. Как ни странно, но из всех сделанных доработок на слух была хоть как-то заметна только одна - «активный делитель».

[MiSol62]

А в другом формате вы не могли бы это выложить, а то у меня он не открывается.

[manowar]

Dieselboy,не все так шоколадно,как расписанно.
повторитель-склонен к возбуду,стаб нетермостабилен,повышенное вых сопротивление и большое падение вход-выход,нет защиты,большое кол-во деталей.
схема "один оу и пара транзюков"-обеспечит лучшие параметры на напруги до 300в при одиночном питании схемы.на сдвоенном оу-будет и ограничение тока.
с плавающим питанием оу задача упрощается донельзя-возможно построение до нескольких киловольт стаб на 1 оу и 1 транзюке.с защитой-2 оу.
не нравятся мс и есть страсть на рассыпухе ваять? пжалуста:
http://www.cqham.ru/stb.gif обкатан ,вых сопротивление -фактически диф сопрот стабилитрона деленное на коэф усиления транзисторов. типичные параметры-сотые и тысячные доли ома,коэф стабилизации >8000,мин перепад вход-выход=напряжению насыщения мощного транзюка(меньше вольта),шумы данной схемы заявлены<70мкв,обкатан лично и неоднократно(правда в варианте-в цепи эммитера PNP резюк заменён на диод-повышается коэф ст-ии).
кз исключаются?-просто и без наворотов дифкаскад и регулируемый тр-р.
это на биполярах.а вообще,без защиты-стаб "полевик и 431" вне конкуренции.дополнив парой резюков и мелким транзюком-вводится ограничение тока кз,еще один транзюк-триггерная защита.

[MiSol62]

manowar - скажите, а ваша схема может соперничать по-шумам с М5320.(Прощу прощения я чайник).

[manowar]

MiSol62, может,но проиграет
да и схемы не мои,несколько различно их назначение с вышеназванной 5320

[Dieselboy]

повторитель-склонен к возбуду

И тем не менее, их почему-то упорно ставят в выходы усилков, даже 3 каскада не предел, 4 иногда ставят. На практике же, моей, что 3, что 4 каскада на выходе уся - никакой разницы, ни хуже, ни лучше. Думаю, в стабе аналогично. Если уж так 3-ка не нравится, то можно и 2-ку, её то уж точно используют в интегральных стабилизаторах. Просто для этого лучше выбрать выходники с большей бетой и несколько штук включить в параллель, чтобы бета на пиках не падала сильно. Да и вообще, на влияние вх. сопротивления на ус. ошибки можно не обращать внимания, коэф. усиления, думаю, достаточно большой, всё вернётся через ОС и "скомпенсирует падение вх. сопротивления". Т.е. влияние будет не велико.

стаб нетермостабилен

Нетермостабильным является на самом деле трёхкаскадный повторитель, с тереотической точки зрнеия, на практике же при высоких выходных напряжениях (12 и более В) эта нетермостабильность никак не проявляется. Но зато при 5 В на выходе очень заметно нетермостабильность тройки, двойка - другое дело, но тоже на 5 В даёт о себе знать, немного. Проблемка в коей мере решается добавлением нагрузочного сопротивления в эмиттер 2-го повторителя тройки, что увеличивает ток покоя первых двух. Это всё относится к холостому ходу.

повышенное вых сопротивление

Поясните, пожалуйста, с чего такой вывод?

большое падение вход-выход

Оно необходимо качественному стабу, если вам нужен, конечно, стаб, а не имитация его. Падение можно опустить и ниже, до 7-8 В, но желательно чтобы было 10-15 В, режимы транзисторов лучше - подальше от насыщения и гарантированный запас на изменение вх. напряжения. На пракитке, на показанном радиаторе работает всего 1 пара 2SA1943 на два канала усилителей, радиатор даже не греется при достаточно больших громкостях. Ток покоя выходников каждого канала малый, не более 50 мА где-то, точно не помню.

нет защиты

Можно и пределать. Я же не заявляю, что это законченная схема/конструкция для слепого повторения. Помимо того надо добавить элементы задержки для мягкого пуска самого стаба.

большое кол-во деталей

Минимально большое. Для получения желаемого результата.

схема "один оу и пара транзюков"-обеспечит лучшие параметры

При использовании ОУ смущает отсутвие коррекции по запаздыванию - значит малостабильно. К тому же ОУ - это куча лишних каскадов, каждый со своим шумом, при правильном выборе элементной базы на рассыпухе должно получиться меньше шумов. Да ещё сам опер, как правило, запитан либо от вх. напряжения или стабилизпровано стабилитронами, т.е. почти никак. А здесь же везде, где это необходимо, всё что только можно застабилизировано - помеха никуда в "полный рост" не пролезет. Вот по этой причине я и отказался от ОУ, лишне, всё делать надо на россыпи или реализовать это же на одном кристалле.

на напруги до 300в

Такие напряжения мало кому нужны, я рассматриваю только транзисторные усилители и слаботочку в виде ЦАПов (5, 12 В, не более сотни).

не нравятся мс и есть страсть на рассыпухе ваять? пжалуста: http://www.cqham.ru/stb.gif

Не очень понятны обозначения терминалов, это на отрицательное напряжение что ли? Тогда регулирующий транзистор включён не повторителем, след-но вых. сопротивление не будет маленьким.

вых сопротивление -фактически диф сопрот стабилитрона деленное на коэф усиления транзисторов.

Не очень понял всё в схеме, но не загенерит ли такая схема? - Нигде нет коррекции, одни каскады усиления напряжения.

Совершенно конфузят схемотические решения - параллельно регулирующему транизистору сопротивления, это чтобы помехе было лучше жить на выходе? Да ещё такая же штука в нагрузке у Q2 - R1 в 100 Ом. Если даже при килоомах помеха лезет на вход рег. транзистора и ус. ошибки не в состоянии её подавить, поскольку выход у него высокоомный, то что говорить про 100 Ом... да ещё на вход ОЭ, который их ещё усилит, не успеет отработать ОС. Два каскада усиления (один такой же, что и конечный, с нагрузкой в виде сопротивления, подтянутого к нестабилизированному питанию...).

коэф стабилизации >8000,мин перепад вход-выход=напряжению насыщения мощного транзюка(меньше вольта)

На практике получается, что любая помеха со входа много быстрей всякой ОС, а какая фильтрация помехи при перепаде меньше вольта?

Достоинство данного стаба, я так понял, это делитель с ровной АЧХ, на НЧ нет ослабления, я правильно понял? Сдвиг уровня (деление) на стабилитроне. Лично я сразу отказался от подобных решений, поскольку это потенциальный источник шума (хоть и шумы у совр. стабилитронов могут быть малы, а если ещё и поставить специальный - малошумящий...). Но всё-таки, это источник шума на входе усилителя ошибки. Моё мнение - стабилитронам не место на входах и в сигнальных цепях, их место - источники опорного напряжения, где можно шунтануть их на землю ёмким конденсатором.

это на биполярах.а вообще,без защиты-стаб "полевик и 431" вне конкуренции.

А как же шумы и линейность выходного сопротивления на малых токах у полевика? И то и другое шумит, уровень шумов TL431 вне конкуренции по сравнению со стабилитронами, полевик с изолированным затвором так же является самым шумным из транзисторов.

[manowar]

можно поспорить практически с любым утверждением.
рассматриваем стаб для умзч? так если изначально стаб может работать при мин вх-выход,то почему это недостаток? это достоинство-как в плане кпд,так и в плане расширения диапазона входных напруг. ваш-мин перепад вх-выход вольт 5-6 требует-из оных~1.8 на повторителях,
повторитель - крутит фазу при работе на емкость,аргументом "в усях и три и четыре каскада встречал" не является.эти уси неустойчивы при работе с ас с ёмкостным импендансом,а зачастую и просто с длинным кабелем.
странный вывод о включении тр-ра с оэ "вых сопротивление будет большим",это в схеме с глубокой ос.стабилитрон можно в делителе зашунтировать.странные выводы о шумовых характеристиках полевых транзисторов, мс, 431 в плане применения в стабе умзч...
да,кстати, еще сразу неуглядел ненужный узел- источник тока на Q16в делителе смещения уровня выхода.
он ненужен-его шунтирует низкое входное сопротивление каскада оэ. был бы "внизу" вами нелюбимый полевик...
кстати.. схемотехника прецезионных стабилизаторов ...что т зачастую сплошь на полевиках..да и местами оу присутствуют.
ну да ладно,кое-как работает - и то хорошо.

[Dieselboy]

если изначально стаб может работать при мин вх-выход,то почему это недостаток?

В вашем случае это насыщение. Основа линейного стаба - перепад напряжений, и чем больше, тем лучше - поскольку вх. напряжение меняется и достаточно сильно, больше, чем напряжение насыщения 1 транзистора. К тому же БТ является хорошо управляемым когда он находится в активном режиме, а не в насыщении. Частотные св-ва у БТ так же будут хуже при таком режиме работы (насыщение), что должно сказаться на более худшей динамике (подавлении помехи). И как может эффективно давить помеху транзистор, который напрочь открыт? Насыщение ведь.

это достоинство-как в плане кпд,так и в плане расширения диапазона входных напруг.

Нужен КПД - однозначно импульсник, уж у него получше будет со стабилизацией и ключ в насыщении, но там есть свои проблемы.

повторитель - крутит фазу при работе на емкость,аргументом "в усях и три и четыре каскада встречал" не является.эти уси неустойчивы при работе с ас с ёмкостным импендансом,а зачастую и просто с длинным кабелем

Что вы в таком случае предпочитаете? Шиклаи на выходе, у которых коэф. усиления будет так же зависеть от самой нагрузки?

На практике 3 каскада стабильны. А вот если убрать эмиттерный резистор рег. транзистораили или снимать сигнал ошибки с конденсатора, то кап показывает сильный звон. На практике не проверял.

странные выводы о шумовых характеристиках полевых транзисторов, мс, 431 в плане применения в стабе умзч...

Как я во втором сообщении писал, что это может быть для стаба УМ и не критично, но утверждения верные, посмотрите на этом форуме.

да,кстати, еще сразу неуглядел ненужный узел- источник тока на Q16в делителе смещения уровня выхода

Это как раз таки очень нужный узел в данной схеме. Из ненужного (чтоб не было слишком много детеалев), то можно повыкидывать: резик 10 Ом из базы рег. транзистора (на макете его нет), резик 150 Ом из базы вх. транзистора, резик 1k из коллектора ГТ, 1 нф || резику делителя, резисторы автосмещения у ГТ на полевиках, конденсаторы у стабилитронов. Для стабилитронов каскода так же можно не ставить ГТ, а просто резистор, на практике разницы нет.

он ненужен-его шунтирует низкое входное сопротивление каскада оэ. был бы "внизу" вами нелюбимый полевик...

Там супербета.

ну да ладно,кое-как работает - и то хорошо.

Работает ладно и хорошо.

[manowar]

Dieselboy, непробиваемый....
еще раз: кто заставляет держать 0.6в перепада и откуда инфа что в насыщении транзюки в том стабе??
0.6 это возможность,а не необходимое условие
образно:
надо получить на выходе ...пускай 12в. вход нестабильный,твой стаб-перестанет быть оным при ~ 17-18в на входе.стаб на той схеме-при 13в входа, тл431 и полевик-доли вольт перепада. где выгода в большом минимальном необходимом падении на стабе?дуть на стаб? больше радиаторы применять?может я чтот не понимаю в этой жизни?

[Александр Котов]

Вот моя схема симметричного стабилизатора (та, которая +/-52 В). Минимум деталей, минимум пульсаций: http://akotov.narod.ru/ps.html

[egiskaunas]

Александр, какие примерно максимальные токи обеспечивают стабилизаторы с указанными на схеме радиаторами для транзисторов (допустим, температура в закрытом корпусе ок.40 гр.) ? Заранее спосибо за ответ.

[Александр Котов]

У меня ток потребления каскадами усиления напаряжения в состоянии покоя двух каналов порядка 150-200 мА. При этом пульсации не более 1,2 мВ (измеренные реальные). Радиаторы одеты на транзисторы, площадь 3-4 см, не более. Но выделяемая мощность на них, ессно, зависит от разницы напряжений между входом и выходом стабилизатора.
Но питать оконечный усилитель от стабилизатора ни когда не видел смысла.