БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ   ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

     Удвоитель напряжения. Преобразователь (рис. 17.15) увеличивает номинал питающего напряжения в два раза. В основу схемы положен диодно-конденсаторный умножитель переменного напряжения. Напряжение прямоугольной формы формируется с помощью мультивибратора, на выходе которого включены два эмиттерных повторителя. Необходимый ток на выходе преобразователя создается с помощью составного повторителя на транзисторах VT4 и VT5. Ток базовых цепей этих транзисторов определяется первым повторителем. В этом случае мультивибратор работает практически в ненагруженном режиме.

     В момент включения, когда мультивибратор еще не начал генерировать колебания, на выходе преобразователя присутствует напряжение, равное напряжению первичного источника питания. При работе мультивибратора в коллекторе транзистора VT2 возникают колебания прямоугольной формы. Частота этих колебаний может меняться в широких пределах: от 100 Гц до 10 кГц. В тот момент,

когда транзистор VT3 закрыт, отрицательный потенциал проходит через транзистор VT3 и открывает транзистор VT4. В эмиттере транзистора VT4 появляется сигнал, равный напряжению источника питания. В результате конденсатор С4 заряжается через диод VD2 до напряжения Е. В следующий момент, когда в коллекторе транзистора VT2 будет нулевой потенциал, откроется транзистор VT5. Через этот транзистор и через диод VD1 конденсатор С3 зарядится до напряжения Е. К концу второго сигнала мультивибратора конденсаторы С3 и С4 будут заряжены до напряжения Е. На выходе будет напряжение 2Е. Следует заметить, что, если точку соединения конденсаторов С3 и С4 принять за общую для последующей схемы, то в результате получим два источника питания разной полярности.

     Делитель напряжения. Устройство (рис. 17.16) позволяет преобразовать источник напряжения Е в два источника разной полярности. Напряжения источников питания могут выбираться в любой пропорции относительно Е. В сумме они должны давать напряжение Е. С помощью делителя R1 и R2 получается напряжение Е/2. Это напряжение подается на базу транзистора VT1, который является левым плечом схемы дифференциального усилителя. Второй вход усилителя соединен с общей (средней) точкой выходных источников питания. Несимметричные токи источников питания U1 и U2 стремятся сместить общую точку. В результате в коллекторе транзистора VT1 возникает напряжение разбаланса. Это напряжение усиливается транзистором VT3 и через эмиттерный повторитель VT4 подается на базы мощных транзисторов VT5 и VT6. которые выравнивают потенциал общей точки. Транзисторы не могут находиться одновременно в открытом состоянии. Ток разбаланса протекает через один транзистор.

     Делитель напряжения на составных транзисторах. Источник питания 24 В с помощью ОУ (рис. 17.17) преобразуется в два источника по 12 В. Выходные напряжения имеют противоположную полярность. Выходные напряжения могут подключаться к разным нагрузкам. Балансировка схемы осуществляется за счет ООС ОУ. Разные выходные токи балансируются транзисторами. Конденсатор С1 позволяет значительно уменьшить уровень шумов на выходе и предотвращает возможность возникновения генерации.

     Делитель напряжения на ОУ. Делитель напряжения (рис. 17.18) собран на транзисторе. В качестве балансирующего элемента используется ОУ. Этот усилитель удобно использовать, когда напряжение питания Е не превышает допустимого напряжения интегральной микросхемы: для К140УД1Б напряжение Е должно быть не более 25 В. С помощью высокоомного потенциометра R1= 100 кОм устанавливается необходимое отношение выходных напряжений U1 и U2 Сопротивление резистора R2 выбирается, исходя из нагрузочного сопротивления Rн2. Сопротивление этого резистора можно рассчитать по формуле R2=0,8Rн2(U1/U2). Сопротивление резистора R3 определяется по формуле: R3=h21эЕ, где h21э — коэффициент передачи тока транзистора VT. Максимально допустимая мощность потребления нагрузками Rн1 и Rн2 будет определяться допустимой мощностью, рассеиваемой транзистором:

P=U1U2(Rн1+Rн2)/Rн1Rн2

    Двухполупериодный преобразователь. Преобразователь (рис. 17.19) построен на симметричном мультивибраторе, переменный сигнал которого детектируется двухполупериодной схемой. Для увеличения мощности выходного сигнала в каждое плечо мультивибратора включен составной эмиттерный повторитель, который обеспечивает необходимый ток нагрузки.

     Диодный умножитель напряжения. Преобразователь (рис. 17.20) состоит из генератора, собранного на транзисторах, и диодно-конденсаторного умножителя напряжения. Частота генератора определяется конденсатором С1 и резисторами R1 и R2. Выходной сигнал генератора проходит умножающую цепочку и заряжает конденсатор С5. Умножитель рассчитан на выходной ток 10 мА. Для увеличения тока нагрузки необходимо поставить эмиттерный повторитель после генератора и увеличить емкости конденсаторов С2—С4.

     Двухполупериодный диодный преобразователь. Преобразователь напряжения (рис. 17.21) состоит из мультивибратора (транзисторы VT3 и VT4), двух составных эмиттерных повторителей (транзисторы VT1 и VT2. VT5 и VT6) и выпрямительного моста (диоды VD1—VD4). При работе мультивибратора сигналы прямоугольной формы с амплитудой 5 В через конденсаторы С1 и С2 поступают на выпрямитель. Поскольку импульсы положительной полярности попеременно приходят на выпрямительный мост то с левого, то с правого плеча мультивибратора, на выходе диодов VD1 и VD3 будет положительное напряжение, равное 5 В. Относительно общей шины получается напряжение 10 В. Максимальный ток, отдаваемый преобразователем, будет определяться типом транзисторов эмиттерных повторителей.

     Параллельно-последовательный умножитель. В основу схемы умножения (рис, 17.22) положен принцип параллельного заряда нескольких конденсаторов и последовательного разряда их на суммирующий конденсатор. Данное устройство осуществляет умножение на три.

     Задающий мультивибратор, собранный на транзисторах VT1 и VT2, формирует сигнал прямоугольной формы. Для уменьшения выходного сопротивления генератора стоит составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT3 и VT4. Когда в коллекторе транзистора VT2 напряжение равно —30 В, конденсатор заряжается через диод VD1. За это время заряжаются конденсаторы С4 и С5 через соответствующие диоды. При открывании транзистора VT2 на его коллекторе появляется нулевое напряжение. Напряжения на конденсаторах С3 и С4 откроют транзисторы VT5 и VT6. В результате конденсаторы С3—С5 будут включены последовательно. Суммарное напряжение через диод VD4 будет приложено к конденсатору С6. Конденсатор С6 зарядится до утроенного напряжения источника питания. Поскольку вторая обкладка этого конденсатора подключена к питающему напряжению, то суммарное выходное напряжение будет больше 100 В. На выходе умножителя можно получить любое другое напряжение, применяя различное число каскадов. Частота работы мультивибратора выбирается с учетом постоянной времени заряда конденсаторов С4 и С5 через резисторы R6 и R8.

     Трансформаторный параллельно-последовательный умножитель. Преобразователь напряжения (рис. 17.23) собран по схеме умножителя, который управляется внешним сигналом прямоугольной формы. Амплитуда переменного напряжения в базах транзисторов равна 3 В. Когда транзисторы VT1—VT3 закрыты, транзистор VT4 открыт. Конденсаторы С1—С3 одновременно заряжаются через диоды VD1—VD6. При изменении состояния транзисторов конденсаторы С1—С3 будут включены последовательно. Диод VD7 откроется. На выходе возникнет импульс с амплитудой 200 В. До этого напряжения заряжается и выходной конденсатор. Частота следования управляющих сигналов равна 1 кГц.