Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Э~омент, эквивалентный И,С-схеме, заранее настроенной на определенную частоту ЭФивалентная схема это~о элемента содержит два конденсатора (рис.16.24, а), .,.":.'Лающих пару близко расположенных резонансных частот — последовательного и '::-; рФРаплельного резонанса (рис.16.24, б), отличающихся друг от друга не более ' лейна 1%, Высокая добротность кварцевых резонаторов (обычно около 10000) и :херошая стабильность делают эффективным его применение как задающего , Эпемвнта в генераторах и фильтрах с улучшенными параметрами 221 с„- Рис,16.24, Эквивалентная схема кварцевого генератора (а) и его частотная характеристика(б) В схемах кварцевых генераторов, как и в АС-генераторах, вводят положительную обратную связь и обеспечивают надлежащее усиление на резонансной частоте, что обеспечивает автоколебания.
Их можно выполнять по схемам, использующим как последовательный, так и параллельный резонансы в электрической цепи. На практике используют оба вида резонансов. Возможно также в небольших пределах регулировать частоту, на которой возбуждается кварцевый резонатор, включением последовательно или параллельно с ним конденсаторов. Некоторые из возможных схем генераторов с кварцевой стабилизацией приведены на рис. 16.25, а, б, в.
В генераторе прямоугольных импульсов (рис.16.25, а) использован последовательный резонанс. Микросхемы ьЮ. и т11)г используются в качестве усилителей (цифровая ИС К555ЛН1), Эта схема пригодна и для логических схем и для микропроцессоров. Генератор (рис! 6,25, б) отличается от предыдутцей схемы только тем, что в нем в качестве усилителя применен ОУ. Верхняя частота, на которой возможно само возбуждение такого генератора, обычно не превышает несколько сотен кГц, В генераторе (рис.16.25, в) используется параллельный резонанс. Кварцевый резонатор включен в цепь ООС. На частоте параллельного резонанса реактивное сопротивление кварцевого резонатора резко возрастает.
Глубина отрицательной ОС уменьшается, а положительной — остается неизменной. Если результирующее значение обратной связи окажется положительным, то генератор воз будится. Ограничение амплитуды авто колебаний осуществляется за счет выхода ОУ в нелинейную область. На рис.16.26 показаны схемы кварцевых генераторов, построенные на ИС МС12060112061 фирмы Могого1а.
Эти микросхемы предназначены для использования совместно с кварцевыми резонаторами диапазона частот от 100кГц до 20МГц и спроектированы таким образом, что обеспечивают вь~сокую стабильность частоты колебаний. Он обеспечивают формирование 222 ';': ь«Кодла«х колебаний как синусоидальной, так и прямоугольной формы (с ,-,-:,":,"~5«роениями логических элементов разных типов). л к« и, 1, Рисе 16.25. Кварцевый генератор на микросхемах К55ЛН1 1а); генераторы на кгУ'; нспользуюп«ие последовательный (б) и последовательный 1в) резонансы я5В «О МС 12060 (100кГц - 2МГц ММ 12061 12МГц -20МГц) Рис.16.26.
Кварцевый генератор на ИМС 12060 (12061) Когда необходимо иметь выходное колебание только прямоугольной '; ",.фоРмы и не предъявляются предельные требования по стабильности, можно „::,Прнменять законченные модули кварцевых генераторов, выпускаемых и в .; Металлических Р1Р корпусах, в корпусах для поверхностного монтажа. Эти =; ИВарцевь«е генераторы выпускаются для различных частот, и задача разработ :: ника состоит только в том, чтобы подобрать готовый генератор заданной час- „;; тбты и стабильности ГЛАВА 17 ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ 17.1.
Основные требования н определении Источники вторичного электропитания (ИВЭП) — это преобразователи электрической энергии, получающие ее от источников первичного напряжения— сетей переменного или постоянного тока, гальванических элементов, солнечньм батарей. Эти устройства преобразуют подводимую энергию по роду тока, значениям тока и напряжения, при необходимости регулируя илн стабилизируя их. Общепринято ИВЭП называть источниками питания. Любая электронная схема — от простых схем на транзисторах до сложнейших микрон роцессорньгх систем требует для своей работы одного нли нескольких стабильньж источников питания постоянного тока.
Простые нерегулируемые источники питания типа трансформатор — мостовой выпрямитель — фильтр не могут обеспечить необходимой стабильности напряжения, кроме этого, выходное напряжение такого источника пульсирует с частотой 100 Гц. Для питания аппаратуры используют источники, в состав которых входят, кроме указанных перечисленных элементов, стабилизаторы напряжения. Стабилизаторы строятся на дискретных элементах илн на ИМС. На современном этапе развития электроники разработано и выпускается огромное количество разнообразных, доступных и недорогих ИМС стабилизаторов напряжения с любьпаи параметрами.
В силу этого чаще всего применяются источник питания со стабилизаторами на ИМС. Однако необходимо знать разновидности источников питания, их характеристики и параметры. При таком разнообразии пповых ИМС стабилизаторов напряжения и источников питания задача разработчика состоит в выборе готового устройства по требуемым характеристикам, На рис.
! 7.1 приведены две самые распространенные структурные схемы источников питания, получающих энергию от сети 50 Гц 220 В. в! Рис.17,1. Структурные схемы источников питания без преобразования (а) и с преобразованием (б) 224 Источник питания без преобразования (рис. 17.1, а) содержит каскадно :;;::;:,ЕгцвдШГЕННЫЕ траНСфОрМатОр (Т), ВЫПряМИтЕЛЬ (В), СГЛажиааЮШИй фИЛЬтр (Ф) .и стабилизатор (С). ",!;. -': . Трансформатор предназначендля гальванической развязки питающей сети :ц'.нагрузки и изменения уровня переменного напряжения.
Обычно трансфор;::-'..'' 1йатогр понижает сетевое напряжение. Выпрямитель преобразует переменное ::: -:напряжение в пульсирующее постоянное напряжение. Сглаживающий фнлыр умеиыпаег пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор умен ь- цщт измененил напряжения на нагрузке, вызванные изменением напряжения сети нтока нагрузки Рассмотренные источники питания раньше использовались наиболее часто :;:,.' " зэднвко в последнее время вместо них чаше используют источники с преобразо.-',: ~щзием, Причиной этого является то, что в источниках без преобразования вес ','. 'игабариты трансформатора, работающего на частоте 50 Гц, а также сглажнва- .:::::,:..:.ющего фильтра оказываются довольно большими, Тем не менее, такие источники ит цподьзуются довольно часто и сейчас. Их достоинство — отсугствие генерации импульсных помех.
В источниках с преобразованием напряжение сети подается непосредственно ''-.:: гиавыпрямнтель В1. На выходе сглаживающего фильтра Ф1 создается постоянное ::""' напряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью инве(пора И. ,:: .Вквчестве активных приборов в инверторе использ)зотся биполярные или полевые ." транзисторы, которые работают в ключевом режиме, когда они открыты (в режиме . -'','наоьццения) или заперты (в режиме отсечки).
Полученное переменное напряжение имеет частоту, значительно превышающую 50 Гц (десятки килогерц). Затем "::напряжение передается через трансформатор Т, выпрямляется и фильтруется. Так „как трансформатор в этой схеме работает на повышенной частоте, то его вес , .,Табврнты, как и сглаживающего фильтра Ф2 оказываются гораздо меньше, чем в :: предыдущей схеме.
Основная роль трансформатора также состоит в гальвани::..' ческой развязке сети и нагрузки. Инвертор, трансформатор и выпрямитель В2 обРдзуют конвертор — устройсгво для изменения уровня постоянного напряжения. Особенностью данной структуры является совмещение в конверторе двух -'функций. Это согласование уровней напряжения и стабилизация его среднего "- зиалення.
Для выполнения последней функции выходное напряжение схемы ' '::,'используется в качестве управляюшего сигнала для цепи обратной связи. Рассматриваемые источники питания широко используются в современ. " Иыхустройствах электроники, в частности в компьютерах. Они обладают зна.,Чйтельно лучшими технико-экономическими показателями, коэффициентом ':;-'Полезного действия в сравнении с рассмотренными выше источниками без преобразования частоты 225 К недостаткам источников с преобразованвем можно отнести генерацию импульсных помех, которые могут влиять на электронные схемы.
Тщательное экранирование и фильтрация, правильное заземление позволянат уменьшить помехи до приемлемого уровня. Вторым недостатком является гальваническая связь выпрямителя, фильтра и иввертора с сетевым напряжением, Независимо от структурной схемы и конкретных схемотехнических решений, источники питания характеризуются рядом параметров. К основным из них относятся следующие. 1. Номинальные уровни входного Ивхноми выходного Ивмхном напряжений. В зависимости от формы эти напряжения являются либо действующими 1Иноьь = И), либо постоянными 1Ином = Иов). 2.
Предельные отклонения входного и вьаходного напряжений, а также токов нагрузки, при которых сохраняется заданная степень стабилизации выходного напряжения, Ивлмхкс- Ивхмин; Ивмхмвкс- Ивмхьньн; 1нмько-1нмин, атакже соответствуюгций им диапазон изменения входной мощности Рнмькс-Рнмиа Часто при определении выходного напряжения отдельно задают величину нестаоильности от изменения тока нагрузки и входного напряжения бИвмх (1н) = 1ьйИвмх (1н)1 Ивмх ном) 100; бИвььх (Ивх)= (ььлИвмл (Ивх)1 Ивах ном) 100, аде АИвььх (1ьь) и ь)Ихнах 1Ивх) — соответственно абсолютные изменения выходного напряжения прн заданном изменении тока нагрузки и входного напряжения. Иногда величину бИвььх (Ивх) задают коэффициентом стабилизации по напряжению КИ от = (ЛИвх I Ивхном) ь' (ьаИвььхь Ивььхном).
3. Выходное сопротивление, характеризующее изменение выходного напряжения при колебаниях тока нагрузки, но при постоянном входном напряжении квььх = ьа Ивььх ) Ын. 4. КПД, равный отношению мощности, выделяемой на наарузке гв номинальном режиме), к мощности, потребляемой от источника входного напряжения: л= Рвьи / Рвх. 5. Предельный уровень пульсаций выходного напряжения Ин.вьсвмх. Иногда эта величина задается в виде коэффициента пульсаций и = Иохвьь вмх I И в их ном.
226 17.2. Линейные стабилизаторы напряжения Выходное напряжение на выходе фильтра обычно имеет значительные пульсации, так как емкости конденсаторов не могут быть выбраны бесконечно бгльшими. Кроме того, выходное напряжение таких схем сильно зависит от колебаний напряжения сети и изменения нагрузки. Для уменьшения влияния 'Этих факторов обычно используют стабилизаторы напряжения Стабилизатор напряжения (СН) — это устройство, поддерживающее с ипределенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Обычно СН йредсташзяет собой замкнутую систему автоматического регулирования напряжрция, в которой выходное напряжение поддерживается равным или пропорционэяьным стабильному опорному напряжению, создаваемому специальным ., ' 'и1)точииком опорного напряжения (ИОН).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
