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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Tres voltajes de una Krona. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación El uso de amplificadores operacionales (op-amps) en equipos portátiles plantea inmediatamente el problema de cómo alimentarlos con un voltaje bipolar de +15 V. Surge una pregunta similar porque en los materiales de referencia los parámetros de la mayoría de los op-amps se dan específicamente para estos voltajes de suministro, y muchos radioaficionados tienen la impresión de que los amplificadores operacionales sólo pueden funcionar bien en este modo. En la mayoría de los dispositivos de radioaficionado, el amplificador operacional también recibe un voltaje bipolar de ±15 V. Pero si estudia detenidamente los datos técnicos del amplificador operacional, encontrará que el límite inferior de voltajes operativos para la mayoría de los amplificadores operacionales es ± 5..6 V. Por lo tanto, para los microcircuitos K140UD6 y K140UD7 de uso generalizado, la tensión de alimentación mínima es ±5 V, y para el amplificador operacional de baja potencia K140UD12 este límite es ±1,5 V (ver B.P. Kudryashov, Circuitos integrados analógicos: A libro de referencia.- M.: Radio y Comunicaciones, 1981). Cuando el nivel de voltaje de suministro disminuye, la corriente consumida por el amplificador operacional disminuye; esto también simplifica el problema de una fuente de energía para equipos portátiles. Para la mayoría de los amplificadores operacionales, cuando se alimentan con un voltaje de ±5 V, el consumo de corriente disminuye aproximadamente 3 veces en comparación con una fuente de alimentación con un voltaje de ±15 V. Por supuesto, reducir el voltaje de suministro conduce a cambios en otros parámetros. del amplificador operacional, pero estas desviaciones generalmente no afectan el funcionamiento del circuito. Es conveniente utilizar una batería Krona-VT o Korund de 9 V como fuente de alimentación para dispositivos portátiles y obtener una fuente de alimentación bipolar de +5,5 y -4,8 V utilizando el dispositivo que se describe a continuación. El voltaje de +5,5 V está estabilizado y está destinado no solo a alimentar el amplificador operacional, sino que también puede usarse para microcircuitos digitales de las series K134, K176, K561. La fuente de alimentación también produce un voltaje de -10 V que, si es necesario, se utiliza para controlar interruptores electrónicos utilizando transistores de efecto de campo de las series K168 y K190. La asimetría de los voltajes de alimentación del amplificador operacional prácticamente no tiene ningún efecto sobre el funcionamiento del microcircuito, ya que el coeficiente de influencia de la inestabilidad de las fuentes de alimentación del amplificador operacional no supera los -60 dB. La fuente de alimentación se caracteriza por la presencia de una tensión estabilizada y un bajo consumo de corriente sin carga. La eficiencia depende del voltaje de entrada y es de 0,4...0,5. El diagrama de suministro de energía se muestra en la Fig. 1. Consta de un estabilizador de voltaje de polaridad positiva y un convertidor de pulsos.
El estabilizador de voltaje positivo contiene un amplificador de CC de dos etapas (transistores VT2 y VT3), en el que el diodo Zener de referencia está conectado al circuito base del transistor VT3. Alimentar el elemento de soporte con un voltaje de salida estabilizado le permite obtener un coeficiente de estabilización de voltaje alto (más de 500) con una resistencia de salida baja (no más de 0,2 ohmios). El elemento regulador del estabilizador es el transistor pnp VT1, por lo tanto, el modo de estabilización con corrientes de carga de hasta 20 mA se produce cuando el voltaje en la entrada del estabilizador es solo 0,05...0,1 V mayor que en la salida. Cuando se enciende la alimentación, el estabilizador entra en modo de funcionamiento gracias a la cadena de elementos C1, R1, VD2, R3. En este caso, la corriente de carga del condensador C1 pasa a través del circuito de arranque: VD2, R3, la unión base-emisor del transistor VT2 y pone los transistores VT1 y VT3 en modo de funcionamiento. El estabilizador tiene protección contra cortocircuitos. El convertidor de pulsos contiene un generador, una etapa de transistor de salida y un multiplicador de voltaje capacitivo. Por consideraciones de eficiencia, el generador está montado sobre un chip CMOS tipo DD1. El voltaje de salida del generador es un pulso de onda cuadrada con una frecuencia de aproximadamente 10 kHz. Se suministra a las bases de los transistores VT4 y VT5 de la etapa de salida y alternativamente los conmuta al estado abierto. Cuando el transistor VT4 está abierto, el condensador C6 se carga a través de este transistor y el diodo VD6. En el siguiente medio ciclo del voltaje de pulso del generador, el transistor VT5 y el capacitor C6 se abren, descargándose a través de él y el diodo VD7, transfiriendo energía al capacitor C7. Como resultado, el condensador C7 se carga aproximadamente al voltaje de salida del estabilizador. Cuando VT4 está abierto, el condensador C8 se carga a través del circuito: +Ustab, VT4, C8, VD8, C7, bus común. En este circuito hay dos fuentes de voltaje conectadas en serie: Ust. En consecuencia, el condensador C8 se cargará a aproximadamente un voltaje Uc8 = Ustab + Uc7 = 10V. Cuando se abre el transistor VT5, este voltaje se transmite a través del diodo VD9 al condensador de salida C9. Con cada ciclo de recarga de los condensadores multiplicadores de voltaje, se produce una pérdida de voltaje en los diodos y en los transistores abiertos VT4 y VT5, por lo que el voltaje de salida disminuye al aumentar la corriente de carga. Esta dependencia para un voltaje negativo de -4,5 V se presenta en la Fig. 2.
En modo inactivo, cuando la corriente de carga es cero, el voltaje negativo para las dos salidas es -5,3 y -10,2 V. En este modo, el convertidor consume una corriente de 0,3...0,4 mA. Debido a que el convertidor funciona con un voltaje estabilizado, el voltaje en sus salidas depende únicamente de la resistencia de la carga, es decir, con una carga constante, el voltaje de salida negativo permanecerá sin cambios. La eficiencia del convertidor de impulsos descrito con una corriente de carga In igual a 3 mA alcanza un valor de 0,7, pero con una desviación de este valor de ±2 mA disminuye a 0,6. La amplitud de la ondulación del voltaje de salida bajo carga no excede los 10 mV. Estructuralmente, la unidad de fuente de alimentación se fabrica mejor en la placa de circuito impreso del circuito que alimenta, por lo que no se proporciona el diseño de la placa de circuito impreso de la unidad de fuente de alimentación. El área ocupada por los elementos del circuito no supera los 12 cm2. Utiliza resistencias MLT-0,125 y condensadores de pequeño tamaño C1, C8, C9 - K53-1; C3 - C5 - KM; C2, C6, C7 - K52-1B. La fuente de alimentación descrita se caracteriza por su simplicidad, que elimina cualquier trabajo de ajuste después de la instalación. Si la tensión positiva estabilizada de salida difiere del valor nominal en más del 5%, se establece seleccionando el diodo Zener VD3. Los criterios para el buen estado de la fuente de alimentación son la presencia de voltajes de salida y una corriente sin carga que no exceda los 2,5 mA. Literatura:
Autores: V.Efremov, V.Fedko
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