А. Тищенко

Простые схемы на полевых транзисторах

Номенклатура современных MOSFET-транзисторов огромна и пополняется новыми типами чуть ли не ежедневно. Подавляющее большинство этих транзисторов предназначено для работы в импульсных цепях, но, тем не менее, их можно с успехом применять и в аналоговых схемах. Разработчиков привлекают такие их свойства, как высокое быстродействие и устойчивость к пробою, а высокое входное сопротивление позволяет в ряде случаев обойтись одним полевым транзистором вместо нескольких биполярных и тем самым существенно упростить схему. Некоторые примеры такого использования полевых транзисторов приводятся в статье.

Адаптер для спаренной телефонной линии

Абоненты спаренных телефонных линий при подключении к этим линиям автоответчиков часто сталкиваются с такой проблемой: автоответчик не реагирует на вызывной сигнал, не хочет включаться и отвечать на звонок. Причина кроется в принципе разделения спаренных абонентских линий с помощью диодов: телефон одного абонента активизируется положительным напряжением с АТС, а другого — отрицательным. Теперь вспомним, что схема выделения вызывного сигнала в автоответчике включена через разделительный конденсатор, и картина становится ясной: этот конденсатор заряжается через открытый диод на возрастающем участке синусоидального вызывного сигнала, а разрядиться на падающем участке не может, т.к. диод закрывается. В итоге переменное напряжение, поступающее на схему определения вызывного сигнала, оказывается недостаточным для ее срабатывания, и автоответчик не включается.

Известные схемы, обеспечивающие разрядный ток на падающем участке вызывного сигнала, достаточно сложны и должны включаться в разрыв телефонной линии до автоответчика. Использование таких современных приборов, как мощные полевые MOSFET-транзисторы, позволяет решить задачу гораздо проще. Схема предлагаемого формирователя разрядного тока — назовем его адаптером — приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема телефонного адаптера

Адаптер подключается к телефонной линии в любой точке параллельно автоответчику. Вызывной сигнал через диодный мост Q1 поступает на две последовательно включенные фазосдвига-ющие цепочки R5, R4, С2 и R3, С1, частота среза которых равна частоте вызывного сигнала. Каждая цепочка сдвигает фазу сигнала на 45°, а обе вместе — на 90°. Таким образом, во время падающего участка вызывного сигнала формируется положительное напряжение, поступающее на затвор полевого транзистора Q2. Транзистор U1 в это время открывается и обеспечивает протекание разрядного тока через резистор R2. Подстроечный резистор R1 предназначен для установки начального напряжения на затворе транзистора Q2. Для этого адаптер подключаем к ненагру-женной телефонной линии, когда напряжение на ней составляет 50...60 В, и регулировкой R1 устанавливаем на резисторе R2 напряжение не более 10 мВ. После этого адаптер готов к работе.

При выборе компонентов других типов учитывайте, что Q1 и Q2 должны иметь рабочее напряжение не ниже 150 В, а конденсатор С2 — не ниже 63 В.

Простой стабилизатор напряжения

Спору нет, интегральные стабилизаторы 78** и 79** очень удобны в применении и достаточно универсальны. Но в инженерной практике всё же возникают задачи, решение которых интегральным стабилизаторам не под силу. Простой пример: в УНЧ достаточно высокого класса из напряжения питания 50 В надо получить напряжение 15 В с низким уровнем шумов. Задача эта не решается с помощью интегральных стабилизаторов, как из-за высокого входного напряжения, так и из-за высоких требований к шуму выходного напряжения. Вариант простого решения этой задачи с помощью современных JFET- и MOSFET-транзисторов показан на рис. 2. В качестве регулировочного элемента в этом стабилизаторе применён MOSFET Q1 в корпусе ТО-220, удобном для крепления на радиаторе. Транзистор Q3 сравнивает выходное напряжение с опорным, задаваемым с помощью стабилитрона Q4. Сигнал ошибки с коллектора Q3 подается на затвор Q1, замыкая петлю обратной связи. Поскольку в качестве динамической коллекторной нагрузки Q3 включён JFET Q2 в режиме стабилизации тока, а о входном сопротивлении Q1 говорить вообще не приходится, петлевое усиление оказывается очень высоким и обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения. Для снижения пульсаций и шумов добавляем конденсаторы С1...С4 и считаем поставленную задачу решённой. Современная элементная база позволяет сделать аналогичный стабилизатор и для отрицательного напряжения, для этого вместо IRF610 ставим IRF9610, а 2SC945 меняем на 2SA1015. Остается только изменить полярность включения стабилизатора тока Q2, стабилитрона Q4 и электролитических конденсаторов.

Недостатки стабилизатора: выходное напряжение на 0,7 В выше номинального напряжения стабилитрона и нет защиты от КЗ на выходе.

Рисунок 2. Простой стабилизатор напряжения

Ограничитель пускового тока

Не было ничего странного в том, что при включении УНЧ в сеть освещение в комнате меркло на долю секунды: суммарная емкость накопительных конденсаторов в его вторичных цепях составляла 100 000 мкФ. Решено было не испытывать электросеть на прочность и ограничить пусковой ток усилителя значением 5 А с помощью схемы, приведенной на рис. 3.

Рисунок 3. Принципиальная схема ограничителя пускового тока

Функцию ограничения пускового тока выполняет резистор R3, параллельно которому подключены нормально разомкнутые контакты реле XI. Задача простая: примерно через 2...3 с после включения схемы в сеть необходимо замкнуть контакты реле и обеспечить тем самым штатный режим работы усилителя.

В схему питания реле входят элементы R1, С2, Q1 и С1. Номинал конденсатора С2 зависит от параметров примененного реле. В данном случае использовано реле BS-115C-12A фирмы Bestar с рабочим напряжением 12 В. Конденсатор С1 сглаживает выпрямленное мостом Q1 напряжение питания реле. Теоретически с помощью конденсатора С1 можно обеспечить необходимое время задержки включения реле, но в этом случае его емкость должна быть очень большой. Функцию задержки включения выполняют элементы Q4, СЗ, R2. Продифференцированное цепью СЗ, R2 напряжение питания реле подается на затвор транзистора Q4. Таким образом, Q4 ограничивает скорость роста напряжения питания реле и обеспечивает необходимую задержку его включения. Диод Q3 быстро разряжает конденсатор СЗ после выключения питания, стабилитрон Q2 защищает реле в случае значительного превышения сетевым напряжением номинального значения. Не претендуя на научный подход, я опустил расчетные формулы, поскольку схемы предельно просты. Надеюсь, что читатель в состоянии при необходимости рассчитать (или подобрать) любой номинал и адаптировать устройства под собственные нужды.