一個默默耕耘的工程師…
1.普通線性電源存在的問題
這種減壓電路不能提供穩定的電壓,因爲當負載發生變化時,Ice將發生變化,而15V提供的電壓是不變(系統提供)的,Ice變化,則流過R1電阻中的電流也將發生變化,即流過穩壓管D1的電流也將發生變化,所以穩壓管上端的電壓也將發生變化,故三極管E極電壓也會發生變化。
注:
如果穩壓管流過的電流發生變化,則穩壓管兩端的電壓必然發生變化,即穩壓值在波動。
思考:
如何設計一個高精度的恆壓源,即電壓的輸出不會變,並且電流輸出能力很強;使用上面的電路設計出的電壓源會波動,所以在精度要求很高的場合(譬如給傳感器供電)不可用。
思路:
因爲運放的輸入端相當於斷路(虛斷),即運放是不消耗電流的:可以將該電路設計成放大倍數爲1的運放電路,即運放的輸出端電壓跟隨輸入端電壓,並且運放的輸出端電流有幾十mA,即對於輸入電流來說,相當於放大了。
2.運放跟隨電路
2.1.分析
讓運放放大倍數爲1,則(1+Rf/R2)=1,即Rf爲0,R2爲無窮大;即Rf直接換成導線,R2直接斷路,不接地,此時運放的放大倍數大致爲1。
2.2.該電路的優點
(1)實現了輸出電壓跟隨輸入電壓。
(2)輸入電流爲0,輸出電流被放大。運放可以輸出幾十mA電流。
注:
如果運放後面的負載是幾十mA,則負載可以直接接運放的輸出端。如果不夠,還可以將運放輸出端電流繼續放大。
2.3.繼續放大的方法/原理圖
分析:
三極管Q3的E極電壓跟隨Uo(三極管的VBE管壓降忽略不計),並且將運放的輸出電流放大了β倍。
該電路存在的問題:
由於負載Rz消耗的電流是會變化的,如果該電流發生變化,則Rz上端的電壓就會發生變化,即該三極管的E極不能維持一個恆定的5V電壓。
改進方式,將反饋接到E極,通過反饋來穩定E極電流,從而穩定電壓。
該電路是一個精密電壓源,即三極管的E極可以提供穩定的5V電壓,該電壓不會受負載的影響,因爲能一直維持在5V,所以稱爲精密電源。
運放的輸入是一個電阻分壓電路,即R2分得電壓爲5V,因爲運放是虛斷的,即相當於沒有電流流入,所以運放的接入不會使得R2分得的電壓減小。
分析:
當負載加大,即Va增大---->Vb增大---->Vcb降低—>Vd降低---->Q1的Ic電流將降低,從而使Va降低;當負載減小時,也是同樣的分析。
電阻R3的作用:
因爲三極管的C極和E極之間有一個極間電容,在電源開通的瞬間,電流會流過該極間電容流到地,所以需要在C極加一個電阻。因爲三極管(3904)C極可以流過200mA的電流,所以R3不能太大,大約15V/R3=200mA即可(可以放點餘量)。
注:
信號源或電源或運放的輸出直接連半導體元器件時,都需要加一個電阻,避免引起浪涌電流。