hhis2 (Исскуство схемотехники)

+ + и 11вня Рос. 1.11 льный '. Рвс 1.14. Регулятор вя яевероесяом внове. .«сопротивлением зенеро век ого диода, Г()ВРЕделяемым при заданном токе. (Учти-ь:тле," что динамическое сопротивление зе- 1(юаровского диода в режиме стабилизации ';.:ь)вменяется обратно пропорционально '(4вуул. НапРимеР, динамическое сопротивгйью)ие зеиеровского диода, создающего .,двпряжение стабилизации 5 В, может ,фпъ равно 10 Ом при токе 10 мА. Вос',цуользовавшись определением динамичес", кого сопротивления, найдем, чему будет :,'-'ф~удио изменение напряжения при измене, й)яВГН: питающего тока на 10%: ЛС = '"'-~~!4 Л( = 10.0,1 0,001 = 10 мВ нли : .Мфти = 0,002 = 0,2%. Тем самым под 'зРерждаются высокие стабилизирующие 'з(((таства зенеровского диода. На практике --".яс)гсто приходится иметь дело с такими . '~щиами, как показанная на рис. 1.14 ..)йдьксь ток, протекающий через стабили)йййи и резистор, обусловлен имеющимся ~~:, т()й же схеме напряжением, большим ё напряжение стабилизации.

При этом ':; уя':(С вЂ” (Г „),'Я и Л1 = (Л(1 — Л(7 ~В, .3$)зрда ЛН.„„=- К,.„А( = (В !КЯМ3 ,;,ьж11 „) и наконец, МУ,„,=Л(умЯ „' Вг~"+ Лы,). Следовательно. по отношению )г.'-:Визменениям напряжения схема ведет -Аййи как делитель напряжения, в котором овский диод заменен резистором тивление которого равно динамигчг(())дому сопротивлению диола при работоке. Привеленный пример показы, для че1 о нужен такой параметр, как еское сопротивление Допустим ;-я1ФЬ:В раССМОтрсииай НаМИ СХЕМЕ ВХОДНОЕ "напряжение изменяется в пределах от 15 ьЖ 20 В, а лля получения стабильного ::,Меточника напряжения 5.1 В используется '",вмиеровский диод типа 1ХА733 (зенеров- ',4)ивй лион с напряжением 5,1 В н мощчйжтью 1 Вт). Резистор сопротивлением : н00 Ом обеспечит максимальный зенеров', 'аиий ток, равный 50 мА.

(20 — 5,1) 300. ' .'яяценим изменение выходного напряже- Основы электроники 21 ния, зная, что максимальное сопротивление для выбранного диода составляет 7 Ом при токе 50 мА. В диапазоне изменения входного напряжения ток через зенеровский диод изменяется от 50 мА до 33 мА; изменение тока на 17 мА вызывает изменение напряжения на выходе схемы, равное ЛС = Я „Л1, или 0,12 В. Другие примеры использования зенеровскнх диолов вы найдете в разд. 2.04 и 16.14. В реальных условиях зенеровский диод обеспечивает наивысшую стабильность, если он питается от источника тока, у которого по определению Я „= со (ток не зависит от напряжения).

Но источник тока представляет собой достаточно сложное устройство, и поэтому иа практике мы чаще всего удовлетворяемся простым резистором. Туниельные диоды. Егце один интересный пример использования параметра динамического сопротивления связан с туннельным диодом. Его вольт-амперная характеристика показана на рис. 1.15. В области между точками А и В он обладает отрицательным динамическим сопротивлением. Из этого вытекает важное следствие: делигнель напряжения. состоящий из резистора и туннельного диода можег работать как усиди~ель (рис. 1,16). Воспользуемся уравнением лля лелителя напряжения н лля изменяющегося напряженна Бя„т„. получим (у.„„= ( я (я = м г,Ц Ь',„,„., где г,— динамическое сопротивление туннельного диода при рабочем У = А з)п 2лфз, У = Авшшз, СИГНаЛЫ дБ = 10)й! Рз Р, к токе, У,„,„— изменение малого сигнала, которое до настоящего момента мы обозначали через зэк „„гв дальнейшем мы будем пользоваться этим широко распространенным обозначением).

Для туннельного диода г„ ( О. Значит, М1~А) < 0 или иД ( 0 для области вольг-амперной характеристики туннельного диода, заключенной мезкду точками А и В. Если г, „( О, то знаменатель становится близким к нулю, и схема начинает работать как усилитель. Напряжение и„м создает постоянный ток, или смвиЗенив, которое смещает рабочую точку в область отрицательного сопротивления. (Безусловно, во всяком усилительном приборе необходимо иметь источник питания.) И наконец, в двух словах история туннельных диодов: они появились в конце 50-х годов, и с ними сразу стали связывать. пути разрешения множества проблем схемотехники. Их высокое быстродействие дало основание предположить, что они произведут революцию в области вычислительной техники.

К сожалению, оказалось. что эти элементы сложны в использовании; это обстоятельство, а также успешное развитие гранзнсторов привело к тому, что туннельные диоды сейчас почти не находят применения. Позже при рассмотрении активных фильтров мы вернемся к явлению отрицательного сопротивления. Тогда вы познакомитесь со схемой преобразователя отрицательного нмпеданса.которая обеспечивает наряду с другими характеристиками настоящее (а не линамическое) отрицательное сопротивление.

Следующий раздел з лавы посвящен конденсаторам--элехзентам. свойства котрых зависят от того. как изменяются в схеме напряжения н токи. Закономерности. с которыми мы познакомилн вас при изучении цепей постоянного тока даков Ома, эквивалентные преобразования схем и др.), сохраняют свозо силу и в тех случаях. когда напряжения н токи и- меняются по времени. Для ду*ппего пони мания работы цепей переменного тока полезно изучить некоторые распростра- ненные типы сигналов (напрязкений, кото- рые определенным образом изменяются во времени). 1.07.

Синусаидальные сигналы Сннусоидальные сигналы распространены наиболее широко; именно их мы извлекаем из стенной розетки. Если вы услышите выражение «1О мкВ на частоте 1 МГц», то знайте, что речь идет о синусоидальном сигнале. Математическое выражение, описывающее синусондальное напряжение, имеет вид где А — амплитуда сигнала, г — частота в циклах в секунду илн в герцах. Синусоидальный сигнал показан на рис.

1.17 Иногда бывает полезно переместить начало координат [з = 0) в точку, соответствующую произвольному моменту времени; в этом случае в выражение для синусоидальноз о напряжения следует включить фазу 1/ = А жп(2яф г + Я) . Можно также воспользоваться понятием угловая частота и переписать выражение для синусоидадьного сигнала в другом виде: где ы — угловая частота в радианах в 1 с. Если вы вспомните, что со = 2яз', то все станет на свои места. Основное достоинство синусоидадьной функции (а также основная причина столь широк<по распространения синусоидальных сигналов) состоит в том, что эта функция является решением педого ряда линейных дифференпиадьных уравнений.

Рис «1 С««З«««лахьнал зависим хтх изме««н«« хмпл«гули Л «з ч«ст«ти Г ;; ':::: ')йы азощих как физические явления, и свойства линеиных ценен Линейная з~'"')Збпапает следующим свойством 'лн)эй сигнал, порожденный суммой йкоздпых сигналов, равен сумме двух сигналов, каждый из которых входными сигналамн, дейсзне в совокупности, а отдельно 'говоря, если Вых. (А)-выходной йори)клевый сигналом А, то для цепи Справедливо следующее оз Вых. (А+ В) = Вых.~А) + ' ~Щ,' Если на входе линейной цепи . т ~знусоидальный сигнал, то на также получим синусоидальньш но в общем случае его амплитуда будут другими. Это утверждение о только для синусоидального Ца практике принято оценивать е схемы по ее амнлитудно- характеристике, показываю,д)Вгзйзменяется амплитуда синусо- цйгнала в зависимости от час;,.Уашзитель звуковой частоты, па,,л)мест «плоскую» амплитудно- харакз.еристику в диапазоне от .щ>,'20 кГц ха синусоидальных сигналов.

с чаще всего приходится рабо",лц)з)ит в диапазоне оз нескольких цаскольких мегагерц. Для получе- 4~)зов низких частот, оз 0,0001 Гц „достаточно аккуратно построить схему. Получение более высоких ,.например до 2000 МГц„также не принципиальных трудностей, но зжиззалов такой частоты нужны спе- линии передач и специальные передачи Кроме гого. здесь при- Иметь дело с микроволновыми ми. ддя которых не подходят при:, л)яхяные схемы. ссзоящнс нз отдельных ''чя«яыентов, соединенных между собой "4$МВюдамн. а нужны специальныс волно- хаий. Измерение жиплитуяы снгнаюв яз)1Ж)ваваез«я амплитуду синусондально~ о '.:яззг)зала, а такзке любого дрз гоз о сигнала, : ..Ыйжио оценивать нс только как абсолют.: «язв.максимальное его значение.

Инозда пользуются понятием двойник амплитуда 1амплитудя от пика до пика сигнала), которая, как нетрудно догадаться, равна удвоенной амплитуде. Иногда употребляют понятие эффективное значение, которое определяется следующим образом: У =11з' зз2)А = 0,707А или 2Аз'17, = 2 хз'2 (это соотношение справедливо только для сннусонпальных сигналов: для других видов сигналов отношение двойной амплитуды к эффективному значению будет другим). Пусть вас не удивляет, что сигнал часто характеризуется эффективным значением; дело в том, что именно эффективное значение используется для определения мощности.

В США напрюкение в сети имеет эффективное значение 117 В н частоту 60 Гц. Амплитуда этого напряжения равна !б5 В 1двойная амплитуда составляет 330 В). Изменение амплитуды в децябелах. Как сравнить амплитуды двух сигналов! Можно, например, сказать. что сигнал Х в два раза больше, чем сигнал У. Во многих случаях именно так и производят сравнение.

Но очень часто подобные отношения достигают миллионов, и гогла удобнее пользоваться логарифмической зависимостью и измерять отношение в децибелах 1децибел составляет одну лесятузо часть бела, но единзшей «белл никогда не пользуются). По определению отношение двух сигналов, выраженное в децибелах. это дБ = 201фА«'А,). где А, и А,— амплнтулы двух сигналов.

Например. если один сигнал имеет амплитуду вдвое большую, чем друзой, то отношение перво~о сигнала ко второму составдяез -" б лБ. так как 1« 2 = 0.3010. Если олин свгнад в 10 раз больше друтщо. го отношение первого ко второму сост«адле — 20 дБ. а ещзн олин сззгз|ад в 10 раз меньше друго~ о — то — 20 дБ Отношение мощностей лвух сизналов определяется 1«к зде Р, и Р,—.мошлос1и двух сигналов. Если ооа сигнала имеют одну и ту же форму ~ с представлены синусоидами. зо оба способа определения отношения 2й Г ват 1.12. Конлеисаторы Ри ! 27 Канленсатор 1.10.