Принципова схема однокаскадного ПСН наведена на рисунку 3.6,а. Вона складається з баластного (гасячого) резистора та стабілітрона . Баластний резистор обмежує струм стабілітрона [3].
Лінійна схема заміщення дозволяє за допомогою методів розрахунку лінійних кіл визначити усі параметри стабілізатора.
Рисунок 3.5 – Робоча ділянка ВАХ (а) та еквівалентна схема стабілітрона (б)
Зміна напруги на вході стабілізатора викликає зміну струму, що протікає через стабілітрон і баластний резистор, внаслідок цього змінюється падіння напруги на резисторі, стабілізуючи вихідну напругу. Наприклад, при збільшенні збільшується величина струму у ланцюзі , , збільшується падіння напруги на резисторі, а напруга на стабілітроні залишається незмінною.
Рисунок 3.6 – Принципова (а) та еквівалентна (б)) схеми ПСН
Для невеликих змін струму на основі закону Кірхгофа рівняння для вузла z (рисунок 3.6.,а) записується так [3]:
,
де , , – струми баластного резистора, стабілітрона і навантаження.
або
. (3.6)
Оскільки нас цікавить нестабільність вихідної напруги, то отримаємо залежність від параметрів схеми, перетворивши (3.6).
,
, (3.7)
. (3.8)
Під час роботи ПСН можуть змінюватися: напруга , еквівалентна ЕРС стабілітрона та струм навантаження (3.8). Нестабільність напруги на навантаженні буде дорівнювати сумі часткових похідних цих змін, які множаться на нестабільність змінних [3]: