Источники (стабилизаторы) постоянного напряжения и тока предназначены для получения неизменных в заданных пределах уровней напряжения или тока. Они применяются для обеспечения электропитания и задания режимов каскадов и реализуются источники на основе полупроводниковых приборов с нелинейными характеристиками.

Источники напряжения в качестве нелинейных элементов содержат стабилитроны, использующие свойства области пробоя на обратной ветви характеристики p-n перехода (рис. 3.5,а). Промышленные конструктивно завершенные стабилитроны производятся на различные токи с широкой номенклатурой напряжений стабилизации от единиц до сотен вольт.

Интегральная схемотехника преимущественно использует стабилитроны, сформированные на базе обратно смещенного перехода эмиттер-база интегрального транзистора (рис.3.5,б). Для кремниевых интегральных транзисторов U_ст лежит в пределах 6,0-6,5 В и r ≈ 50-100 Ом.

Рис. 3.5. Характеристика стабилитрона (а) и его реализация в ИМС (б); стабилизатор напряжения (в) и линеаризованная  эквивалентная схема (г)

Если требуется получить более низкий уровень стабилизированного напряжения, используется прямая ветвь характеристики p-n перехода, обеспечивающая U≈U* = 0,5-0.7 В.

Для получения эффекта стабилизации выходного напряжения его снимают со стабилитрона Д, подключенного к источнику нестабилизированного напряжения V через балластный резистор R (рис.3.5,в). Параметры полученного источника (коэффициент стабилизации, выходное сопротивление) можно рассчитать с помощью линеаризованной эквивалентной схемы для рабочего участка характеристики стабилитрона (рис.3.5,г). Из уравнения цепи несложно получить выражение выходного напряжения:

К недостаткам параметрических стабилизаторов следует отнести невысокое значение коэффициента стабилизации, которое зависит от параметров стабилитрона, подверженных влиянию внешних факторов (режима, температуры и др.), влияние подключаемой к источнику нагрузки и сравнительно небольшой диапазон выходных напряжений.

С целью повышения качества выходного напряжения для аналоговых устройств применяются более сложные компенсационные стабилизаторы, функционирование которых основано на свойствах транзисторного каскада (рис.3.6).

Рис. 3.6. Транзисторный источник стабилизированного напряжения.

Резистор R и стабилитрон Д задают постоянное смещение на базу транзистора Т, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Напряжение складывается из напряжений на стабилитроне и открытом переходе транзистора U_вых = U − U*, а выходное сопротивление источника определяется выходным сопротивлением эмиттерного повторителя R_вт ≈ r_Э.

Источник тока можно получить на основе биполярных или полевых транзисторов с использованием весьма малой зависимости тока от напряжения на пологом участке выходной характеристики. Если задать фиксированное напряжения смещения в схеме ОЭ на биполярном транзисторе, то в соответствии с выходными характеристиками транзистора ток через резистор R_к будет практически неизменным при существенной вариации напряжения питания. Обычно используется более экономичная схема с общим стоком на полевом транзисторе (рис.3.7,а).

Рис. 3.7. Схема источника тока (а) и характеристика транзистора (б)

Включение нагрузки R_н в цепь истока создает заземленный источник тока. Выходные характеристики полевого транзистора со встроенным каналом (рис.3.7,б) обеспечивают управляемый напряжением затвора источник тока с выходным сопротивлением порядка 100…500 кОм. Основным недостатком схем с установкой тока путем задания режима (рабочей точки на характеристике) непосредственно от внешней цепи (например, делителя напряжения) является существенное влияние на режим дестабилизирующих факторов (температуры, электромагнитного поля, излучений).