So berechnen Sie theoretisch die Ausgangsimpedanz eines linearen Spannungsreglers

Sie müssen auch die Eigenschaften der Halbleiter kennen.

Die Grundidee ist einfach. Sie berechnen die Spannungen und Ströme in der gesamten Schaltung für einen Arbeitspunkt. Nennen Sie die Nennlast I ₀ , was eine Ausgangsspannung von V ₀ ergibt .

Dann ziehen Sie eine zusätzliche Last, sagen wir I ₀ + ΔI, und berechnen die Zahlen neu, was eine andere Ausgangsspannung von V ₀ - ΔV ergibt.

Das Verhältnis ΔV/ΔI ist Ihre Ausgangsimpedanz.

Grob gesagt bewirkt die Änderung des Ausgangsstroms eine Änderung des Basisstroms von Q1. Dies wiederum erfordert eine Änderung des Kollektorstroms von Q2, was sowohl den Strom durch die Zenerdiode als auch den Basisstrom von Q2 beeinflusst. Ersteres wirkt sich leicht auf die Zenerspannung aus, und letzteres beeinflusst den Spannungsabfall durch den Rückkopplungsteiler. Einige dieser Effekte heben sich auf, andere nicht.

Am einfachsten geht das mit einem Schaltungssimulator.

Zeichnen Sie die Schaltung neu, und die ungefähre Ausgangsimpedanz ist die parallele Kombination von 3 separaten WIDERSTANDSbeinen:

[ 1 ] ro von Q1 (ist ein Bein); ein großer Wert wie 100 kΩ
[ 2 ] läuft auf R1 + R2 hinaus, gebildet durch R1 + ( R2 || Basispfad von Q2 verbindet sich mit Rdz ). Beta Q2 mal Rdz ist etwa 500 kΩ
[ 3 ] R3 + Rdz ~ R3 + 500 Ω [ FINAL ] ROUT = ro von Q1 || (R1+R2) || (R3+500 Ω)
[ mit Beispielwiderstandswerten ] = 100 kΩ || 6 kΩ || 700 Ω = ~620 Ω, wobei R1 = 3 kΩ, R2 = 2,7 kΩ, R3 = 700 Ω, Rdz=5V/10mA Beta=1000

Siehe Originalschaltplan. Die am besten geeigneten Komponenten sind R4, das mit der BASE von Q1 verbunden ist, und R1, das mit dem EMITTER von Q1 verbunden ist. Der Ausgangsstrom kommt vom EMITTER Q1.

Die AUSGANGSIMPEDANZ wird durch Anlegen eines Ix-Stroms "in" den Emitter berechnet. Und den Aufruf der Q1 EMITTER VOLTAGE Vx. Dann ist Vx / Ix das Zx (Ausgangsimpedanz dieses Spannungsreglers).

Innerhalb der Halbleiter-GUTS von Q1 sind die interessierenden Werte:
Vx = Ib ( R4 + rbQ1 + rpiQ1 ).
Ix = Ib ( (B+1) (R1 - 1) )

also Vx/Ix = (R4 +rb + rpi) / (B+1)(R1-1)

Ich habe VIN = 16 VDC, Vout = 12 VDC, R1 = 3K, R4 = 158 verwendet
und rbQ1 = 100 Ohm, rpiQ1 = 1500, BETA = 100.

Zx = 1758/302899 = 5,8 Milliohm
DIE AUSGANGSIMPEDANZ DES SPANNUNGSREGLERS.