Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Одна из возможных схем представлена на рис. 3 11. К с' Рис. 3.11. Пассивный ППФ 56 Рассчитаем выходное напряжение и фазовый сдвиг на средних часто"' 'тах. Формула для ненагруженного делителя напряжения в комплексной фор- МЕ И4ЬЧЕЕТ ВИД А032)=17, /О =,а//1+3/а а), где О = аг / оооо =/// — нормированная частота.
Модуль и фазовый сдвиг равны: 1 1 — 51 А= , огг = пгс5г 1 — -12)г+9 1 . ' ЗР! 17 (3. ! 6) Выходное напряжение максимально при Й = 1. Резонансная частота Ух=, ' 24тИ' (3.1 7) Фазовый сдвиг на резонансной частоте равен нулю, коэффициент передайн'А = 1/3. На рис. 3. ! 2 приведены графики АЧХ и ФЧХ ППФ А О.о о.г ол о Оэ Ог Оо Ого- гроо т 50 г 5 40 н 45 50 М Рис. 3.12. АЧХ и ФЧХ пассивного ППФ 3.4. Моет Вина Если полосовой фильтр на рнс.3.11 дополнить сопротивлениями Я и Щ,', показанными на рис,3.13, то получится мост Вина Омический делитель напряжения обеспечивает частотно-независимое ..'!снапряжение, равное !/3 1/ .
при этом на резонансной частоте выходное а,г а,г а аа -га Рис. 3.13. Мост Вина Рис. 3. 14, АЧХ и ФЧХ моста Вина напряжение равно нулю. В отличие от полосового фильтра АЧХ моста Вина на резонансной частоте имеет минимум. Схема применима для подавления сигналов в определенной частотной области, а фильтр такого типа называется режекторным или полосно-заграждающим (ПЗФ). Для определения коэффициента передачи используется выражение: 1- Г1г ФФ) = 311 ЗЗГ1 Г1г) (3.17) Модуль и фазовый сдвиг определяются как А=: аг=агсГгг Гг,11~1 1-1а 312 г а аг )а ааг (3.18) Графики зависимостей А и д от частоты представлены на рис.З.
14. 35. Полосно-заграждаинпий фильтр на двойном Т-образном мосте ПЗФ на двойном Т-образном мосте, функциональная схема которого показана на рис. 3.15, состоит из ФНЧ и ФВЧ, включенньгх параллельно. Такой фильтр обладает частотной характеристикой, идентичной характеристике моста Вина. Он также пригоден для подавления определенной частотной области. В отличие от моста Вина выходное напряжение снимается относительно общей точки Для высекла и низких частот входное и выходное напряжения равньь Сигналы высоких частот будут передаваться через два конденсатора С, а сигналы низких частот — через резисторы Я.
58 энч Ряжвктояный Рис. 3.15. Функциональная схема ПЗФ Коэффициент передачи звена определяется выражением: 1 — Т2- '®2> 1+ 1 !'а — Г2' Р 19) ' Модуль и фазовый сдвиг равны: 1- Й 413 .4 =: и к огсгл а'-~ 11- а')'+1ба' (3.20) Графики АЧХ и ФЧХ изображены на рис. 3,17 ~.а ы м м а. с~ сз оз з ~о 'уют е о ь-. з н эо (- РИс. 3.16. Двойной Т-образный мост Рис. 3.17. АЧХ и ФЧХ двойного Т-образного моста ГЛАВА 4 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ 4.1. Параметры и характеристики диодов Диоды — полупроводники, которые Пропускают ток в одном направлении. Выводы диода называют анодом А и катодом К.
На рис. 4.1 показано условное обозначение диода. А К о — ~-~~ — о Рис 4.1 Условное графическое обозначение диода Если приложено положительное напряжение б' > О, то диод работает в прямом направлении. При отрицательном напряжении (2 < О, диод заперт. Обратный ток всегда на несколько порядков меньше, чем прямой. Рея<им работы диода определяется его вольт-амперной характеристикой (ВАХ) 1 = 1((2 ). Типовая характеристика диода представлена на рис. 4.2. Прямой ток резко возрастает при мальгх положительных напряжениях П Однако он не должен превышать определенного максимального значения 1иакс, так как иначе произойдет перегрев и диод выйдет из строя, Приближенно ход характеристики может быть описан значениями прямого напряжения У, при токах порядка 0,Имакс.
Для германия У находится в пределах от 0,2 по 0,4 В, для кремния от 0,5 до 0,8 В. Таким падением напряжения мозкно пренебречь, и тогда диод можно рассматривать как проводник, пропускающий ток только в одном направлении Для диодов общего назначения обратный ток очень мал и составляет нано- и микроамперы. Его, как правило, мозкно не принимать во внимание до тех пор, пока напряжение на диоде не достигнет напряжения пробоя.
Для диодов общего назначения это напряжение составляет десятки и сотни вольт. Изрис. 4 2 видно,что обратныйток при напряжениях П .~ > П „возрастает до значений, соизмеримьгх с прямым током. Обычные диоды в этой области не могут работать, так как в них происходит локальный перегрев, приводящий к выходу диодов из строя. Все полупроводниковые приборы можно разделип на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные диоды, как следует из самого названия, предназначены для выпрямленна переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастот- 60 ..
иые„'низкочастотные и импульсные. Специальные типы полупроводниковых ;:;,.диодов используют различные свойства р-и переходов: явление пробоя, барь..:дрную емкость, наличие участков с отрицательным сопротивлением и др. Рис. 4.2, ВЛХ диода "-:, Выпрямительные диоды обычно характеризуют набором статических ; и'динамических параметров. К статическим параметрам диода относятся: -„,...— падение напряжения Ь~,на диоде при некагором значении прямого тока; — обратный ток 1 при некотором значении обратного напряжения; оя — среднее значение прямого тока 1 — максимальное значение обратного напряжения Ь' „.
К динамическим параметрам диода относятся его временные или частотные характеристики. К таким параметрам относятся: ' — время восстановления ~ обратного напряжения; — время нарастания прямого тока 1„,; — предельная частота без снижения режимов диода 1', Статические параметры можно установить по всльт-амперной характе ' -ривгике диода Время обратного восстановления диода ~ является основным парамет- юс " 'рсмцвыпрямительных диодов, характеризующим их инерционные свойства. "Пврсключение диода из проводящего состояния в закрытое происходит не 'мгновенно, так как при этом р-и переход должен освободиться от накопленного ;;„;Заряда, Эффект накопления заряда можно пояснить на примере простого вы' прямителя '' В качестве входного напряжения используется напряжение прямоуголь-,:;Ибй формы.
Когда входное напряжение 11 .положительно, диод открывается Извыходное напряжение равно прямому напряжению на диоде. Когда Ь' отри:. ',~Игольно, диод закрывается и 1 = 1,. Из рис.4.3 видно, что это происходит : 'тгр истечении времени восстановления г, которое тем болыне, чем больше юос ' 61 прямой ток р-п перехода. По существу, происходит рассасывание зарядов на границе р-п перехода (т.е, разряд эквивалентной смюсти). и, Рис.
4.3. Импульсный режим работы диода. Обычно значение времени наюпления для маломощных диодов составляет 10 — 100 нс. Для мощных диодов эта величина находится в диапазоне микросекунд. Период колебаний входного напряжения должен быть больше времени наюпления, в противном случас теряются выпрямительные свойства диода.
4.2. Применение диодов для вьпгрямления переменного тока Выпрямитель преобразует переменный ток в посюянный, выпрямительные схемы являются самыми простыми и на ибоя се распространенными диод- ными схемами. Простейшая выпрямительная схема показана на рис.4.4 а. Для синусоидального входного напряжения, значительно превышающего прямое напряжение диода, выходное напряжение будет иметь вид, показанный на рис. 4 4, б. Представленная схема называется однополупериодным выпрямителем, так как она пропускает на выход только одну полуволну входного сигнала. На рис 4.5, а представлена схема двухполупериодного вып1иьмителя, а на рис 4.5, б показан ее вьгходной сигнал.
Рис. 4.4 Олиополупсриодный выпрямитель и его временные диаграммы б2 :,Рис'. 4.5. Двухполупериодный выпрямитель и его временные диаграммы Из временных диаграмм видно, что входной сигнал используется при вы- :~зрямлении полиосгью. На графике выходного напряжения наблюдаются инз:::.гервялы с нулевым значением напряжения, они обусловлены прямым напря- . жением диодов.
В рассматриваемой схеме два диода всегда подключены после:- "довательно к входу, это необходимо учитываться при использовании низко'воззьтных источников питания Переменная составляющая является «вредной» частью выпрямленного "..,Йапрязкения. Для ее уменьшения на нагрузочном резисторе, т.е.
для сглажи::вания пульсаций выпрямленного напряжения применяют специальные сгла- ;живщощие фильтры. В сглаживающем фильтре, изображенном на рис.4.6, .-",применяются конденсаторы большой емкости, через которые ответвляется :" 'переменная составляющая тока, чтобы возможно меньшая ее часть проходила в иагр зку. !?) У„ Рис.
4.6. Однополупериодный выпрямитель с филыром Простейший способ выпрямления переменного напряжения состоит в том, ' -, чтб производят заряд конденсатора через диод по схеме, показной на рис.4.6. ;.: .Йспи такая схема работаег в режиме холостого хода, то конденсатор в течение . -.: Фиожительной полуволны заряжается практически до амплитудного значеийя переменного напряжения. При отрицательной палуволне диод заперт.
При подключении нагрузки в течение всего времени, когда диод заперт, '.'::.Иронсходит разряд конденсатора через сопротивление нагрузки. Когда на. '', ьиряжение на вторичной обмотке трансформатора становится больше выход- . ' Його напряжения, диод открывается и конденсатор вновь начинает заряжаться. Величина напряжения, до которого зарядится конденсатор, зависит от 63 внутреннего сопротивления трансформатора и ст сопротивления диода.
На рис 4. 7 представлена временная диаграмма выходного напряжения и тока диода в установившемся режиме. 11~г) Гя„ 1 а ь Рис. 4.7. Временная диаграмма напряжения и тока для однополупериодного выпрямителя Недостатком такой схемы является большая величина пульсаций. Соотношение между временем разряда и временем заряда конденсатора может быть значительно улучшено, если осуществлять заряд конденсатора во время как положительной, так и отрицательной полуволн переменного напряжения.
Это достигается при использовании мостовой схемы выпрямителя, показанной на рис.4. 8, а. В течение всего времени заряда конденсатора диоды соединяют отрицательный вывод обмотки трансформатора с общей шиной питания, а положительной — с выходом схемы независимо от полярности напряжения на обмотке. Следует обратить внимание, что для данной схемы частота пульсаций будет в два раза выше частоты входного напряжения.
Размах пульсаций выпрямителя с фильтром определяется выражением. ЛУ = 1„/ 2С1 (однополупсриодное выпрямление), (4.1) АУ = 1я I 2С1"(двухполупериодное выпрямление), (4.2) где 1„- ток нагрузки, С вЂ” емкость конденсатора фильтра„7' — частота входного сигнала Если ток нагрузки равен нулю, то конденсатор будет просто оставаться заряженным до амплитудного значения входного переменного напряжения б4 '~ Д т Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
