Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ней глубокой отрицательной обратной связи по приращениям выходного напряжения ..

Предположим, что под действием уменьшения напряжения напряжение (здесь и далее имеются в виду абсолютные значения напряжений) стало меньше номинального. Снижение напряжения вызывает уменьшение напряжения на базе и напряжение транзистора Т2 , а следовательно, его токов и . Уменьшение тока приводит к меньшему падению напряжения на резисторе и увеличению напряжений транзистора Т1. Вследствие увеличения напряжения напряжение транзистора Т1 уменьшится, повышая тем самым почти до прежней величины напряжения . Подобно рассмотренному осуществляется компенсация изменения напряжения при увеличении , а также при изменениях тока нагрузки.

Коэффициент стабилизации стабилизатора находят из соотношения

, (11)

где , , –соответственно входное, базовое и коллекторное сопротивления транзистора Т2;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние динамического сопротивления стабилитрона и сопротивлений делителя в базовой цепи транзистора Т2.

Выходное сопротивление стабилизатора в первом приближении (без учета влияния усилителя в цепи обратной связи) можно оценить по сопротивлению транзистора Т1 со стороны эмиттера. Приняв , имеем , что составляет достаточно малую величину. Поскольку усилитель создаёт в схеме отрицательную обратную связь по напряжению, выходное сопротивление получается еще меньше. Для его расчёта можно воспользоваться выражением

(12)

Числовое значение коэффициента стабилизации стабилизатора находится в пределах нескольких сотен, а выходное сопротивление составляет десятые и сотые доли ома.

При разработке стабилизатора часто ставится задача регулирования его выходного напряжения . Возможность регулирования напряжения можно показать, выразив напряжение схемы через параметры входной цепи усилителя:

(13)

Элементы входного делителя обычно выбирают достаточно низкоомными, обеспечивающими выполнение условия . Это необходимо для ослабления влияния изменяющегося в процессе работы схемы тока на напряжение , а, следовательно, на коэффициент стабилизации стабилизатора. С учётом сказанного вторым членом в выражении (13) можно пренебречь. Тогда получим

(14)

Таким образом, задачу регулирования напряжения решают путём изменения соотношения плеч выходного делителя, что реализуется введением во входную цепь усилителя потенциометра (рис.4,б). Пределы регулирования напряжения при этом составляют:

(15)

(16)

Если, например, принять напряжение , , и , то выходное напряжение стабилизатора можно регулировать в диапазоне от 5 до 15 В.

Напряжение стабилизатора связано с напряжениями входной цепи транзистора Т1 соотношением

(17)

или

.

Соотношение (17) позволяет сделать ряд важных выводов о работе стабилизатора и возможностях его применения. С этой целью рассмотрим два режима работы стабилизатора: .

При изменение входного напряжения величина стабилизатора изменяется незначительно. Поэтому можно считать, что приращение напряжения будет скомпенсировано соответствующим увеличением или уменьшением напряжения транзистора Т1. При условии это вызовет в конечном итоге изменение тока базы (и коллектора) регулирующего транзистора посредством изменения тока усилителя, протекающего через резистор . Напряжение будет тем стабильнее, чем меньшему значению будет соответствовать необходимое изменение тока , т.е. чем выше будет коэффициент усиления усилителя. Повышение коэффициента усиления в рассматриваемой схеме достигается увеличением коэффициента и сопротивления . Увеличение сопротивления при этом повышения напряжения питания усилителя.

В условиях изменяющегося тока нагрузки ток базы регулирующего транзистора изменяется пропорционально , так как . Поскольку напряжение мало (доли вольта), режиму стабилизации напряжения согласно выражению (17) соответствует почти неизменная сумма токов . Это означает, что с уменьшением тока ток увеличивается на величину, на которую уменьшился ток . При изменении нагрузочного тока от до нуля ток изменится от некоторого минимального значения до . Таким образом, транзистор Т2 в схеме рис.4,а необходимо выбирать на коллекторный ток, близкий к максимальному току базы регулирующего транзистора.

С увеличением тока Iн транзисторы Т1,Т2 выбираются на большие коллекторные токи. Однако использование рассматриваемой схемы при >200¸300 мА неэффективно из-за трудностей в обеспечении высоких значений коэффициента усиления усилителя, а, следовательно, и коэффициента стабилизации. Причина заключается в вынужденном уменьшении сопротивления (ввиду больших значений и ), а также в малых значениях коэффициента мощных транзисторов.

Задачу уменьшения тока базы регулирующего транзистора при переходе к большим токам нагрузки решают заменой его в стабилизаторе составным транзистором (рис.4,в). Составной транзистор представляет собой соединение двух, трёх транзисторов и более, при котором база каждого последующего транзистора связана с эмиттером предшествующего, а коллекторы всех транзисторов объединены.

Поскольку ток базы каждого транзистора меньше его тока эмиттера в раз, ток управления составным транзистором получается во многом раз меньше тока эмиттера выходного транзистора (т.е. тока нагрузки стабилизатора). Так, для схемы, состоящей из трёх транзисторов (рис.4,в), имеем

, (18)

где – коэффициент передачи тока составного транзистора, числовое значение которого равно 10³−10.

Тем самым обеспечивается необходимый режим согласования по току выходной цепи регулирующего транзистора при больших токах .

Токоотводящие резисторы (показаны пунктиром) создают цепи протекания начальных токов транзисторов Т1-1 и Т1-2, исключая их протекание по цепям баз транзисторов. С их помощью обеспечивается нормальный режим работы схемы при минимальном токе нагрузки. Для расчёта сопротивлений и можно воспользоваться соотношение

(19)