iomeldar (1021896), страница 17
Текст из файла (страница 17)
2.41. Определить частоту колебаний, производимых генераторами радиостанции, которая работает на волне 30 ап Оглггт. 1=- 1О' гц =- 1О Мгц 2А2. Как зависит длина волны от параметров среды? Олгаза. Обратно пропорциональна корню квадратному из произведения диэлектрической и магнитной проницаемостей. 2.4З. Зачем в радиоприемниках используется явление резонанса? Ответ. Для получения более сильных колебаний, так как принимаемые колебания оказываются очень слабымн. 2А4. Почему радиоприемник может реагировать на грозовой разряд (молнию)? Ответ. Грозовой разряд можно рассматривать в виде большого искрового вибратора, вызывающего появление электромагнитных волн с соответствующим излучением энергии.
На радиоприемники зти волны действуют в виде помех. 2,45, Почему трудно осуществить передачу энергии без проводов для установок большой мощности? Ответ. Требуется очень большая частота колебаний и очень точная направленность излучения, иначе к.п.д. установки получается очень низким, Глава Ш ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ Я 3.1. Свойства электронных проборов и их работа в схемах В устройствах контроля и управления электронные схемы, или электронные узлы, работают в качестве преобразователей параметров режима электрических цепей. Наиболее распространены электронные преобразователи, изменяющие только величину электрических параметров режима (усилители напряжения, тока и мощности, преобразователи сопротивления, умножители и делители частоты).
Существуют также электронные преобразователи, которые изменяют род электрических параметров режима, при этом, входные и выходные величины имеют различные размерности. Например, частотный и фазовый дискриминаторы преобразуют изменение частоты или фазы в приращение напряжения постоянного тока. Одновибратор преобразует величину напряжения постоянного тока в длителыюсть импульса. Другие электронные преобразователи изменяют форму кривых напряжения нли тока (дифференциаторы, интеграторы, электронные реле и др.). Теоретические основы злектросехаччи, ч.
1 Большинство электронных преобразователей работают с малыми к.п.д. В цепях управления величина к.п.д. не имеет существенного значения. Для автоматики значительно более важны надежность работы, простота, чувствительность, малая инерционность, удобство настройки. По этим показателям электронные преобразователи превосходят преобразователи любых других типов. Благодаря уникальным свойствам, электронные приборы интенсивно проникают во все отрасли науки и производства.
Здесь следует отметить наиболее важные свойства электронных приборов. С помощью электронных усилителей измеряют весьма малые сигналы с напряжением порядка 5 1О ' в и постоянными токами порядка 10 " а. Входная мощность электронного усилителя составляет лишь 10 " — 10 ' вт. Применяя последовательное соединение нескольких электронных или транзисторных усилительных каскадов, можно получить большие усиления тока, напряжения и мощности. Усиления мощности до 10' применяются в типовых приборах электронной автоматики.
Многие электронные устройства срабатывают в течение нескольких микросекунд, долей микросекунды или нескольких наносекунд. Среди всех, созданных до настоящего времени приборов, электронные — самые быстродействующие. Электронные стабилизаторы напряжения имеют погрешность порядка 0,005 — О,1'/,. Погрешность многих электронных измерительных схем составляет менее 1О ' '~,. Существенными преимуществами являются: гибкость электронных схем, легкость их регулировки, отсутствие искрящихся, нзнашивающихся контактов и механических движущихся частей, малые габариты, вес и стоимость.
Наиболее распространенные приемно-усилительные лампы чувствительны к вибрациям и ударам, их срок службы невелик и достигает порядка 1000 — 2000 час. Разработаны электронные лампы, выдерживающие ускорения 100 д*; некоторые лампы имеют срок службы 10' час. Транзисторы разных типов выдерживают ускорения от 100 до 20 000 д и имеют срок службы от 10000 до 600000 час. ф 3,2. Электронные лампы Электронная лампа представляет собой несколько металлических изолированных электродов, жестко укрепленных внутри герметически запаянной колбы, нз которой удален воздух. Основным электродом лампы служит катод, с поверхности которого под действием высокой температуры электроны выходят в вакуум, т.
е. получается термоэлектронная эмиссия. Выходя ' я — ускорение силы тяжести, равное 9,81 л,'сек*. 82 нз металла, электрон преодолевает потенциальный барьер, совершая при этом «работу выхода». Электроны в металле ведут себя как электронный газ, частицы которого имеют различные скорости. Небольшое число электронов имеет большие скорости: это число быстро возрастает при увеличении температуры, Чем меньше работа выхода и чем выше температура, тем большее число электронов выходит из металлического катода и тем больше ток термоэлектронной эмиссии. Наиболее распространены оксидные катоды, имеющие относительно малую работу выхода, которая дает возможность работать при относительно низких температурах катода порядка 1000 — 1200' К.
В приемно-усилительных лампах оксидный «подогревный» катод выполнен в виде никелевого цилиндра, покрытого сверху тонким слоем окислов щелочноземельных металлов. Этот слой и представляет собой катод. Внутри никелевого цилиндра вставлена нить подогрева — вольфрамовая проволока, изолированная алундом. Нить подогрева обычно питается от обмотки трансформатора напряжением 6,3 в; при этом затрачивается мощность 2 — 4 вп« и выделяется тепло, нагревающее оксидный катод до температуры, при которой получается достаточная термоэлектронная эмиссия.
После момента включения нити подогрева, через несколько десятков секунд, вследствие тепловой инерции подогрев- ного катода, возникает термоэлектронная эмиссия. Следует заметить, что катод и нить подогрева электрически изолированы друг от друга. Простейшая электронная лампа, состоящая нз двух электродов — анода и катода,— называется диодом. Когда к аноду приложено внешнее положительное напряжение относительно катода, то поток электронов устремляется к аноду, и диод проводит прямой ток; сопротивление между анодом и катодом мало (50 — ЗОО ом). При обратной полярности внешнего напряжения, электроны, выходящие пз катода, возвращаются обратно к катоду.
В этом случае обратный ток между катодом и анодом очень мал или равен нулю; сопротивление между электродами велико и составляет несколько мегом. Таким образом, диод служит выпрямителем тока. Анодный ток диода следует за анодным напряжением с очень малым запаздыванием. Если электрон выходит из катода с нулевой скоростью, то на анод он приходит со скоростью и =600 У и, 1в) км,'сек, где и,— напряжение между анодом и катодом.
Если расстояние между электродами равно 0,6 см, то при и,=100 в, время пролета электрона равно 2.10 ' сек. Выпрямительные свойства диода характеризуются коэффициентом выпрямления К„равным отношению прямого тока к обратному прн заданнйх прямом н обратном напряжениях. У ~~~а электронного диода К, =- 10, крутизна диода 5=- †' = 0,6 †: Ж/, — 1,5 ма'в, внутреннее сопротивление Я,= — '=50 —:300 ом. Теоретически, анодный ток диода I, =а0,'*=а0„ 13.2) где а — постоянная величина, завнсяшая от конструкции диода н материала катода.
При больших напряжениях У, ток почти не зависит от него. Типовые схемы включения диодов 1)ля получения выпрямленного напряжения показаны на рнс. 3.!. Рис. 4.1 На рис. 3.1,а показаны схема полупроводникового выпрямителя и кривые измененяя напряжения и источника литания и выпрямленного напряжения на нагрузке и„. Из этих кривых видно, что и„~и вследствие падения напряжения на диоде. При отрицательном напряжении диод не пропускает тока, н напряжение на нагрузке отсутствует.
На рис. 3.1, б изображены схема двухполупериодного выпрямителя и кривые напряжения и и и„. В этой схеме каждый диод пропускает ток в нагрузку через половину периода. На рнс. 3.1, в показана схема двухполуперподного выпрямителя, работающего на сопротивление нагрузки г„, параллельно которому включена сравнительно большая емкость С, При этом можно получить почти неизменное напряжение на нагрузке (рнс. 3.1, в), если подобрать г„С)4,6 Т, где Т вЂ” период выпрямленного тока.
Триодом называется электронная лампа, между анодом и катодом которой установлена металлическая сетка с электродом, выведенным наружу колбы. Поскольку сетка расположена ближе к катоду, чем анод, то изменения 1 ее потенциала сильнее влияют на изменения анодного тока, Рис. 3.2 Рос. З.з чем изменения анодного напряжения. На рнс. 3.2 и З.З показаны статические анодные и сеточные характеристики триода, которые находятся на равных расстояниях (при равных приращениях величины, выбранной в качестве параметра). Характеристики триода нелинейны только при малых анодных токах. Свойства триода определяются статическим коэффициентом усиления р, крутизной 5 и внутренним сопротивлением ви, ~ р,= — — ' ! =2 — 100, г~с 1 г =сОЙ5! 5= — ' ~ =0,8 — 6 ма/в, к~а с у =сопи а В;= — ' ~ =0,5 — 50 ком. (3.3) О =см1м в В режиме линейного усиления триод работает на линейном участке сеточной (и анодной) характеристики, при отрицательном напряжении на сетке и отсутствии сеточного тока.
В этом случае прн отсутствии сигнала рабочая точка 2 устанавливается между точками / (в которой прямолинейный участок характеристики переходит в криволинейный) и 3. Точка 3 соответствует началу появления сеточного тока. Установка рабочей точки достигается посредством напряжения сеточного смещения (/,. Аиодный ток в этом случае 7 г/а+ и1/с а (3,4) где (/, и (/,— анодное и сеточное напряжения, определяемые относительно катода. Схема усилительного каскада постоянного тока на триоде показана на рнс. 3.4. На этом рисунке г,, †сопротивление анодн нагрузки, ㄠ— сопротивление автоматического смещения сетки, сопротивление утечки сетки, необа ходимое для стекания с сетки элекл тронов.
Падение напряжения /,г = е, .аи„й „+ образует сеточное смещение. Т- ' При подаче на сетку лампы (рнс. 3.4) положительного входного сигнала напряжения Ли,„анодный Рис. 8.4 ток и падение напряжения на сопротивлении анодной нагрузки г, увеличивается, и потенциал анода понижается. Отношение изменения потенциала анода 'к величине изменения входного напряжения называется коаффи/)иентом усиления.
Из уравнения (3.4) можно найти величину коэффициента усиления усилительного каскада (рис. 3.4) по формуле: /( ~~/вы к (3.5) ДГ/,„г, + к, + (1+ и) ~„' На триоде можно получить небольшое усиление напряжения, равное 50 — 70. Емкость между анодом и сеткой у него велика— порядка 3 пф, что вызывает нежелательную обратную связь выхода усилительного каскада с его входом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
