Стабілітрони

    5. Схеми включення 

    Як  відомо з попередніх розділів, основною особливістю стабілітрона, що вирізняє його серед інших напівпровідникових діодів, є властивість стабілізувати  напругу. Іншими словами це явище  пояснюється як слабка залежність зміни  напруги (при досягненні нею значення напруги стабілізації) на стабілітроні при досить широких межах зміни струму, що протікає через нього.

    Практичне використання стабілітрони знайшли  в багатьох схемах та вузлах радіоелектронних пристроїв. Далі розглянемо конкретні  приклади деяких із них

     5.1. Параметричний стабілізатор. Однією із самих розповсюджених схем є схема параметричного стабілізатора, яка по суті стала класичною для стабілітронів. ЇЇ зображено на рисунку 5.1.1. 

          Рисунок 5.1.1 – Параметричний  стабілізатор

    Ця схема, незважаючи на її простоту, має ряд переваг, що роблять її універсальною, вона легко піддається самим різноманітним допрацюванням чи вдосконаленням, при цьому забезпечує високу надійність.

    В основі роботи схеми лежать наступні принципи:

    При появі на роз’ємі Х1 вхідної напруги, з такою полярністю, щоб стабілітрон був включений у зворотному напрямку. А також, за умови досягнення цією напругою значення, яке є пробивним для конкретного стабілітрона, в p-n переході стабілітрона виникає електричний пробій, що в свою чергу зумовлює різке зростання струму. Тепер послідовно включений резистор R1 та, власне, стабілітрон є по суті подільником напруги. При подальшому зростанні вхідної напруги опір стабілітрона зменшується, що викликає зростання напруги на резисторі R1 за рахунок перерозподілу відношення опору резистора та стабілітрона. Стабілітрон, постійно змінюючи свій опір при зміні напруги джерела живлення, буде утримувати падіння на ньому в межах стабілізованої напруги, чим і забезпечить стабілізацію, адже на підключеному до нього навантаженні напруга лишатиметься сталою, незалежно від величини напруги живлення. Резистор R1 обирається такого номіналу, який забезпечить потрібне обмеження струму (в реальних умовах до уваги обов’язково береться навантаження, з яким працює стабілізатор).

    Серед недоліків можна виділити зниження ККД пристрою, внаслідок постійного протікання струму через стабілітрон, погана фільтрація низькочастотних пульсацій.

     5.2. Формування імпульсів. В імпульсних схемах диспетчерського контролю, а також схемах нуль-індикаторів, моделюючих пристроїв, телеметричної апаратури і т. ін. часто виникає потреба в наявності імпульсів різних форм. Для цих цілей також досить часто використовують стабілітрони. Для прикладу на рисунку 5.2.1 зображена схема найпростішого формувача гостроверхих імпульсів однієї полярності із синусоїдальної напруги.

          Рисунок 5.2.1 – Схема  формування коротких імпульсів. 

    Стабілітрон VD1 вибирається таким чином, щоб  напруга стабілізації була близькою (дещо меншою) до амплітудного значення вхідного сигналу. При цьому під час дії додатної напівхвилі синусоїдального сигналу струм в колі практично не протікає до тих пір, доки миттєве значення напруги на стабілітроні не досягне напруги електричного пробою. Одразу ж після пробою стабілітрона струм стрибкоподібно зростає, викликаючи падіння на резисторі R1. Коли напруга синусоїди спадає до значення, при якому стабілітрон виходить з режиму стабілізації, то відбувається його перехід у попередній стан і струм в колі зникає.

    Сильна  залежність струму від незначних  змін напруги після виникнення пробою і забезпечує утворення короткочасних гостроверхих імпульсів струму в колі, які, в свою чергу, протікаючи через R1 викликають появу на ньому таких же за формою додатних імпульсів напруги. Від’ємна напівхвиля синусоїди відсікається діодом VD2, який має зворотне включення відносно неї.

    Головним  недоліком цієї схеми є наступний: цілком очевидно, що напруга вихідного сигналу, що знімається з резистора R1 буде мати невелике значення, яке дорівнюватиме різниці між напругою стабілізації стабілітрона разом з падінням на діоді VD2 та напругою на вході схеми, тому сигнал після такого перетворення для більшості випадків потребуватиме подальшого підсилення.

    Позбавитися від цього можна, якщо знімати вихідний сигнал з самого стабілітрона. Тоді стабілітрон має набагато меншу напругу стабілізації, ніж амплітуда вхідного сигналу. Таке включення забезпечить формування прямокутних імпульсів, які, при потребі, диференціюються CR-ланкою.