【专题6:mcu硬件电路设计】 之 【30.高精度的恒压源的设计】

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1.普通线性电源存在的问题

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  这种减压电路不能提供稳定的电压,因为当负载发生变化时,Ice将发生变化,而15V提供的电压是不变(系统提供)的,Ice变化,则流过R1电阻中的电流也将发生变化,即流过稳压管D1的电流也将发生变化,所以稳压管上端的电压也将发生变化,故三极管E极电压也会发生变化。

注:
  如果稳压管流过的电流发生变化,则稳压管两端的电压必然发生变化,即稳压值在波动。
思考:
  如何设计一个高精度的恒压源,即电压的输出不会变,并且电流输出能力很强;使用上面的电路设计出的电压源会波动,所以在精度要求很高的场合(譬如给传感器供电)不可用。
思路:
  因为运放的输入端相当于断路(虚断),即运放是不消耗电流的:可以将该电路设计成放大倍数为1的运放电路,即运放的输出端电压跟随输入端电压,并且运放的输出端电流有几十mA,即对于输入电流来说,相当于放大了。

2.运放跟随电路

在这里插入图片描述

2.1.分析

  让运放放大倍数为1,则(1+Rf/R2)=1,即Rf为0,R2为无穷大;即Rf直接换成导线,R2直接断路,不接地,此时运放的放大倍数大致为1。

2.2.该电路的优点

(1)实现了输出电压跟随输入电压。
(2)输入电流为0,输出电流被放大。运放可以输出几十mA电流。
注:
  如果运放后面的负载是几十mA,则负载可以直接接运放的输出端。如果不够,还可以将运放输出端电流继续放大。

2.3.继续放大的方法/原理图

在这里插入图片描述
分析:
  三极管Q3的E极电压跟随Uo(三极管的VBE管压降忽略不计),并且将运放的输出电流放大了β倍。

该电路存在的问题:
  由于负载Rz消耗的电流是会变化的,如果该电流发生变化,则Rz上端的电压就会发生变化,即该三极管的E极不能维持一个恒定的5V电压。

  改进方式,将反馈接到E极,通过反馈来稳定E极电流,从而稳定电压。
在这里插入图片描述
  该电路是一个精密电压源,即三极管的E极可以提供稳定的5V电压,该电压不会受负载的影响,因为能一直维持在5V,所以称为精密电源。

  运放的输入是一个电阻分压电路,即R2分得电压为5V,因为运放是虚断的,即相当于没有电流流入,所以运放的接入不会使得R2分得的电压减小。

分析:
  当负载加大,即Va增大---->Vb增大---->Vcb降低—>Vd降低---->Q1的Ic电流将降低,从而使Va降低;当负载减小时,也是同样的分析。

电阻R3的作用:
  因为三极管的C极和E极之间有一个极间电容,在电源开通的瞬间,电流会流过该极间电容流到地,所以需要在C极加一个电阻。因为三极管(3904)C极可以流过200mA的电流,所以R3不能太大,大约15V/R3=200mA即可(可以放点余量)。
注:
  信号源或电源或运放的输出直接连半导体元器件时,都需要加一个电阻,避免引起浪涌电流。

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