Микроэлектронные выпрямители и Стабилизаторы напряжения

Выпрямителями называют устройства для преобразования переменного напряжения в постоянное. Для выпрямления напряжения используют приборы с односторонней проводимостью, например, полупроводниковые. Но, как видно из ВАХ диода, при малых сигналах диод обладает неприемлемо большой нелинейностью. Избежать этого недостатка позволяет использование ОУ совместно с диодами в цепи ООС (см. таблицу 4.2).

Использование ОУ позволяет осуществить выпрямление и детектирование сигналов амплитудой от нескольких милливольт до единиц вольт с высокой точностью. Передаточная характеристика рассматриваемых устройств напоминает ВАХ идеального диода, поэтому это устройство часто называют «идеальными диодами».

Структурная схема стабилизатора напряжения может быть представлена четырехполюсником в соответствии с рисунком 4.3. К стабилизаторам напряжения предъявляются следующие основные требования:

-обеспечивать высокие значения коэффициента стабилизации напряжения ;

- иметь низкое динамическое выходное сопротивление ;

- обеспечивать высокий КПД .

Таблица.4.2

Схема выпрямителя	Вид амплитудной характеристики	Расчетные соотношения
		, при UВХ>0,   UВЫХ=0, при UВХ< 0
		при UВХ< 0,   UВЫХ=0, при UВХ>0

В обычном параметрическом стабилизаторе на кремниевом диоде в режиме обратимого электрического пробоя (рисунок 4.4, б) не удается выполнить совокупность указанных требований. Коэффициент стабилизации напряжения такого стабилизатора равен

. (6)

Чтобы реализовать высокие значения К_СТ, необходимо обеспечить малое динамическое сопротивление стабилизатора r_Д, а это возможно при высокоомной нагрузке и низкоомном сопротивлении ограничительного резистора R.

Рисунок 4.4 – Стабилизаторы напряжения

Эти условия можно создать, использовав в схеме стабилизатор на ОУ, в соответствии с рисунком 4.4 (в). Здесь ОУ используется в качестве буферного усилителя. Высокое входное сопротивление обеспечивает идеальные условия для работы стабилитрона.

Недостатком стабилизатора напряжения на основе ОУ является сравнительно небольшой ток, который он может отдать в нагрузку. Избежать этого недостатка можно усилением тока ОУ с помощью внешних транзисторов, в режиме повторителей напряжения. Такой способ реализуется схемой, в соответствии с рисунком 4.4 (г).