ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Электротехника
  • Элементы электрических цепей
  • Схемы замещения источников
    электрической энергии
  • Анализ цепи переменного тока
     и входящих в нее элементов
  • Параллельное соединение резистивного
    и индуктивного элементов
  • Машины постоянного и переменного тока
  • Принцип действия асинхронного
    и синхронного двигателей
  • Принцип действия машин постоянного тока
  • Трансформаторы и электромагнитные устройства
  • Трансформатор
  • ПРИВЕДЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
  • ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРОВ
  • ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
  • СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
  • Машины переменного тока
  •  Электрические машины разделяются
    на генераторы и электродвигатели
  • Коллекторные двигатели переменного тока
  • Разборка и сборка электродвигателя
    постоянного тока
  • Выполнению ремонтных работ
  • Электроника
  • Электрические и электронные аппараты
    и устройства
  • Некоторые лампы СВЧ диапазона
  • Полупроводниковые диоды
  • Тиристоры.
  • Выпрямители и инверторы промышленной частоты
  • Электронные усилители
  • Обратная связь в усилителях
  • Катодный и эмиттерный повторители
  • Усилители мощности
  • Повторитель напряжения
  • Шумы в усилителях
  • Генераторы электрических колебаний
  • RC-генераторы
  • Ждущий мультивибратор
  • Мультивибратор на ОУ
  • Цифровые электронные устройства
  • Реализация сложных логических функций
    на интегральных микросхемах
  • Последовательные цифровые устройства
  • Счётчик
  • Регистр
  • Комбинационное цифровое устройство
  •  Сумматоры
  • Импульсные генераторы
    на цифровых микросхемах
  • Охлаждение полупроводниковых приборов
  • Способы охлаждения полупроводниковых
    приборов
  • Воздушное, естественное
    и принудительное охлаждение
  • Системы охлаждения силовых модулей
  • Основные методы охлаждения
  • Расчет параметров охладителей
  • Выбор охладителя
  • Дискретные приборы
  •  

    Мультивибратор на ОУ.

    Для превращения компаратора в мультивибратор в него вводят времязадающую RC-цепь отрицательной ОС (рис.6.15). После включения питания благодаря положительной ОС и тому, что конденсатор С разряжен, схема мгновенно перейдёт в одно из квазиустойчивых состояний с выходным напряжением +Um .Напряжение на неинвертирующем входе ОУ станет равно +Um. Начиная с этого момента под действием выходного напряжения конденсатор С будет заряжаться через резистор R, и напряжение на нем Uc будет стремиться к значению +Um. Однако, когда напряжении Uc превысит напряжение на неинвертирующем входе, ОУ перескочит в другое квазиустойчивое состояние с напряжением на выходе - Um. Напряжение на неинвертирующем входе ОУ станет равно -Um и конденсатор С начнёт перезаряжаться. Далее процессы в схеме будут периодически повторяться. Длительность импульса на выходе мультивибратора определяется временем перезаряда конденсатора от уровня напряжения Um+ до амплитуды Um. Длительность импульса равна

    и  2RC (6.8),

    а период повторения

     Т = 2и  4RC (6.9).

    Мультивибратор на ОУ

    Рис.6.15.

     

    Заменив резистор R цепочкой из двух параллельно включенных диодных ключей (диод последовательно соединен с сопротивлением), получим несимметричный мультивибратор, в котором длительности положительных и отрицательных импульсов могут быть различны. Для перестройки частоты повторения импульсов изменяют емкость конденсатора С.

    Одновибратор на ОУ.

    Одновибратор на ОУ показан на рис.6.16, ждущий режим в котором обеспечивается диодом VD, включенным параллельно времязадающему конденсатору С. Импульсы запуска положительной полярности с амплитудой Uвх подаются на неинвертирующий вход ОУ через конденсатор С1. В состоянии устойчивого равновесия выходное напряжение одновибратора Uвых = -Um. Напряжение на неинвертирующем входе Uн= -Um. Напряжения на инвертирующем входе, конденсаторе С и на открытом диоде VD одинаковы и близки к нулю. При поступлении в момент времени t=t1 импульса запуска с амплитудой Uвх>Um одновибратор опрокидывается и переходит в квазиустойчивое состояние. Напряжение на его выходе становится при этом равным +Um, а напряжение на неинвертирующем входе сменяется на положительное равное +Um. Скачок положительного выходного напряжения запирает диод VD и начинает заряжать конденсатор С током, протекающим через резистор R. Напряжение на конденсаторе, а значит, и на инвертирующем входе возрастает по экспоненте, стремясь к значению +Um. Однако, в момент времени t=t2 напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах сравниваются, и одновибратор скачком возвращается в устойчивое состояние. С приходом нового импульса запуска в момент времени процессы в схеме повторяются. Длительность выходного импульса одновибратора определяется формулой

    и=RC ln(1+R1/R2) (6.10).

    Время восстановления устойчивого состояния одновибратора равно

    в=RC1n[(2R1+R2)/(R1+R2)] (6.11),

    и оно всегда много меньше длительности импульса.

    Одновибратор на ОУ

    Рис.6.16.

    Блокинг-генератор.

    БГ - автогенератор с сильной трансформаторной положительной обратной связью, предназначенный для генерирования кратковременных импульсов с большим отношением периода Т к длительности  импульса, т.е. с большой скважностью импульсов (q = T/). Схема блокинг-генератора и временные диаграммы работы показана на рис.6.17. Обмотка связи подключена к переходу эмиттер-база транзистора VT последовательно через конденсатор С. При включении питания схемы небольшое нарастание коллекторного тока через обмотку связи вызывает появление и рост базового тока. Этот процесс лавинообразный и приводит к переходу транзистора в состояние насыщения. Однако, этим же током конденсатор С заряжается, тем самым уменьшая напряжение база-эмиттер. При достижении равенства напряжения зарядки конденсатора напряжению на обмотке связи ток базы и соответственно ток коллектора резко спадают до нуля. В выходной обмотке формируется почти прямоугольный импульс напряжения. Поскольку, с этого момента напряжение обратной связи почти нулевое, напряжение отрицательной полярности конденсатора С прикладывается к переходу база-эмиттер и переводит транзистор в состояние отсечки. Далее начинается процесс разряда конденсатора С экспоненциально через R от источника питания. При достижении напряжения открывания, начинается лавинообразный рост тока транзистора и формирование нового импульса, т.е. процесс становиться периодическим. Характерное время зарядки конденсатора С равно з=Сrэб, а время разрядки р=СR. Поскольку обычно выбирают R>>rэб , то и Т>>.

    Блокинг-генератор

    Рис. 6.17.

    Генераторы линейно изменяющегося напряжения.

    Устройства, предназначенные для формирования линейно изменяющегося напряжения называют генераторами ЛИН (сокращённо ГЛИН). Осциллограммы выходного напряжения генераторов напоминают зубья пилы, поэтому их часто называют генераторами пилообразного напряжения. В зависимости от наклона форма пилы бывает прямой, обратной и треугольной. Линейность напряжения оценивается коэффициентом нелинейности, который определяется по формуле

     (6.13),

    где U'(0) — первая производная напряжения по времени (скорость изменения ЛИН) в начале рабочего хода; U'(Т) — тоже в конце рабочего хода.

    Принцип построения генераторов ЛИН основан на заряде конденсатора постоянным или почти постоянным током. Тогда напряжение на конденсаторе пропорционально времени заряда:

      (6.14),

    где С ёмкость конденсатора, ток I = const. ГЛИН могут работать либо в ждущем, либо в автоколебательном режиме. Все ГЛИН можно разделить на три типа:

    а) с интегрирующей RC-цепочкой;

    б) с токостабилизирующим двухполюсником;

    в) с компенсирующей обратной связью (ОС).

    В простейшем случае а) основой ГЛИН является интегрирующая RC-цепочка. Такой генератор может быть реализован на основе транзисторного ключа VT (рис.6.18.). В ждущем состоянии транзисторный ключ находится в режиме насыщения, т. е. напряжение Uвых равно нулю. При подаче в момент времени t1 запирающего импульса напряжения транзистор входит в режим отсечки, и конденсатор С заряжается через Rк от источника питания UП. В момент времени t2 транзистор вновь входит в режим насыщения, и конденсатор через малое сопротивление коллектор-эмиттер транзистора разряжается.

    Генераторы линейно изменяющегося напряжения

    Рис.6.18.

    Если промежуток времени T = t2 - t1 гораздо меньше RкC напряжение на емкости изменяется по линейному закону. Для предотвращения пробоя транзистора (например, при увеличении длительности входного импульса) к его коллектору подключен диодный ограничитель VD. Как только напряжение на емкости достигнет уровня Uo, диод VD открывается и напряжение Uвых, удерживается на уровне Uo. Существенным недостатком данной схемы является то, что для получения малого коэффициента нелинейности необходимо, чтобы напряжение питания генератора Е было гораздо (на порядок и более) больше амплитуды ЛИН. Коэффициент нелинейности данной схемы генератора, полученный с помощью выражения (6.13), равняется  = T/RkC. Достоинством данных генераторов является простота их реализации.

    ГЛИН второго типа содержат токостабилизирующий двухполюсник, который можно реализовать на биполярных или полевых транзисторах. На рис.6.19 приведена одна из схем таких генераторов.

    Рис.6.19.

    Схема аналогична приведённой выше, только последовательно в цепь питания встроен полевой транзистор. Для токостабилизации используется линейность стоко-затворной характеристики транзистора VT2. По мере зарядки конденсатора С падение напряжения на сопротивлении Rк уменьшается, что приводит к уменьшению сопротивления транзистора и стабилизации тока заряда.

    Рис.6.20.

    ГЛИН с компенсирующей обратной связью можно реализовать операционном усилителе ОУ (рис.6.20). Будем считать усилитель близкий к идеальному, т.е. Rвх ~ , Rвых ~ 0, коэффициент усиления К ~ . При размыкании ключа SA осуществляется прямой ход, а при замыкании емкость С разряжается и на выходе устанавливается нулевое напряжение. Сопротивление R подключено к источнику стабильного напряжения -Е. Поскольку входной ток и входное напряжение ОУ практически равны нулю, конденсатор С заряжается почти постоянным током, и напряжение на нём нарастает по линейному закону. Система уравнений, описывающих поведение схемы будет

      (6.15).

    Решая относительно выходного напряжения, получим

      (6.16).

    Решение этого уравнения при начальных условиях t = 0, Uвых = 0 имеет вид

     (6.17).

    Видно, что заряд конденсатора происходит также по экспоненте, только характерное время увеличивается в К раз. Кроме того, максимальное значение выходного напряжения не может превышать напряжения питания ОУ. Коэффициент нелинейности, полученный из выражений (6.13), равняется  = 1/К. Отсюда следует, что при среднем коэффициенте усиления ОУ К = 103-4 коэффициент нелинейности составляет доли процента.

    Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах