Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Выражение Р=с /в таком виде справедливо для определения мгновенного значения мощности. 22. Пвсснвиыв и вктнвные элементы Пассивные и акл>иввь>е элементы. Элементы цепей подразделяются на активные и пассивные. Основной признак активного элемента - его способность отдавать электрическую энерппо. Типичными примерами активных элементов являются источники электрической энергии, усилители электрических сигналов и генераторы.
К пассивны>и э«ем«имам относятся потребители и накопители электрической энергии. Пассивные элементы, как правило, двухполюсники (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности), а также некоторые многополюсники, составленные из пассивных двухполюсников.
Базовые пассивные компоненты — резистор, конденсатор и индуктивность. 28 Они описываются следующими выражениями: и=я.,; и ь,'ь., с ни (2. 1) й ' ш Двухполюсники, для которых причинно-следственные связи определе.ны уравнениями вида 12,!) называются льнейнььми. Для них справедливы следующие соотношения: и=к з, ч=с и (2.2) (и) Рис. 2,1. Характеристики линейных элементов, Ряд двухполюсников обладает нелинейными характеристиками. ~У Рис.
2.2. Характеристики нелинейных элементов. Параметры нелинейныл элементов не постоянны и зависят от значений ' токов и напряжений, при которых работают эти элементы. Примерами нелинейных элементов являются р-и переход (полупроводниковый диод), катушка индуктивности со стальным сердечником, варикап и :: ', другие, Усилителем называют устройство позволяющее преобразовывать входной сигнал в сигнал большей мощности (тока, напряжения) без существенного искажения его формы. При усилении тока или напряжения одновременно происходит усиление мощности, Эффект усиления возможен только при наличии источника управляемой эиергии, преобразуемой усилителем в энергию усиливаемых сигналов.
Та.ким источником является источник питания. Энергия источника питания преобразуется в энергию полезно|о сигнала при помощи усилителя. Исходя из .вышесказанного, пропесс усиления сигналов можно представить следующей структурной схемой, 29 Рис. 2.3. Структурная схема усиления электрических сигналов. Устройство, которое является потребителем, называется нагрузкой (Я„), а цепь усилителя, которой он подключается, называют выходной цепью 1зажимы 3, 4).
Потоком энсргии от источника питания (Ь"„) к нагрузке (2„) управляет входной сигнал, представляемый входным напряжением. Это напряжение зависит от величины источника Э.Д.С. Е , его внутреннего сопротивления Я „ и входного сопротивления усилителя Я Источник энергии сигнала, который необходимо усилить называют входным сигналам, а цепь усилителя, которой он подключается, называют входной цепью усилителя (зажимы 1,2).
Часто зажимы 2 н 4 однопотснциальны и их называют общей шиной (массой) усилителя. Сопротивление. Сопротивление в зависимости от напряжения или тока может определяться либо в статическом режиме Я = У~1, либо в режиме малых приращений сигнала(дифференциальное сопротивление) г = дЦЯ = ЛУ/М. Этн соотношения действительны при одинаковых направлениях изменения тока и напряжения (рис. 2.1). При противоположных направлениях сопротивлению приписывается знак минус. Наиболеераспространенным примеромреализацин сопротивлений являются резисторы, Последовательное и параллельное соединение резисторов.
Из определения сопротивления следует несколько выводов. Сопротивление двух последовательно соединенных резисторов равно: й = Л + й, (рис.2.4). При последовательном соединении резисторов всегда получается большее сопротивление, чем сопротивление отдельного резистора. 30 Рис, 2.4. Последовательное соединение резисторов Рис.2.5. Параллельное соединение резисторов Сопротивление двух параллельно соединенных резисторов (рис,2.5) рав- 1 но: Я = 4лв/(Я, + ч ) или Я =, . При параллельном соединении ре- (1/Я, + 1/А,) Зисторов всегда получается меныпее сопротивление, чем сопротивление от: дельных резисторов. Деливлели напряжения. На рис.2.6 представлена схема делителя напряжения, позволяющая получить на выходе напряжение, меньшее и пропорциональное входному. Такие схемы называются делителями напряжения или аттенюаторами.
Рис. 2.6. Делитель напряжения. Рис. 2.7. Регулируемый делитель напряжения, 31 Выходное напряжение в данной схеме определяется следующим образом. -'.; Предположим, что наврузки на выходе нет, тогда ток определяется следутошим образом: 1 = У, / (Я, ~- А ), тогда Выходное напряжение всегда меньше входного, поэтому схема называется делителем напряжения. Делители напряжения часто используются в схемах для того, чтобы получить заданное напряжение из большего постоянного (нли переменного) напряжения. Например, если в качестве Я, и Я, взять резистор с регулируемым сопротивлением (потенциометр) (рис.
2.7), то получится схема с управляемым выходом. При расчете электрических схем наиболее часто используются три закона: закон Ома, первый и второй законы Кирхгофа, Конд енса норы. Конденсатор — это элемент, в котором энергия электрического тока превращается в энергию электрического поля. Для обозначения конденсатора используется буква С. Конденсатор (рис.2.3) — это устройство, имеющее лва вывода и обладающее следующим свойством; (2.4) Конденсатор, имеющий емкость С фарад, к которому приложено напряжение (у вольт, накапливает заряд д кулон на одной пластине и -д — на Рнс. 2.8.
Условное графическое обозначение конденсатора. (2.5) 1 = С(д(У/сй). Конденсатор является более сложным элементом, чем резистор; ток пропорционален не просто напряжению: а скорости изменения напряжения. Кондснсатор не пропускает постоянный ток. Передача переменного сигнала через конденсатор состоит в периодическом заряде и разряде пластин конденсатора. Если напряжение на конденсаторе, имеющем емкость 1Ф, изменится на 1В за 1с, то получим ток 1 А. И наоборот, протекание тока 1 А через конденсатор В первом приближении конденсаторы — это частотно-зависимые резисторы.
Они позволяют создавать, например, частотно-зависимые делители напряжения. Для решения некоторых задач (шунтирование, связывание контуров) больших знаний о конденсаторе и не требуется, другие задачи (построение фильтров, резонансных схем, накопление энергии) требуют более глубоких знаний. Например, конденсаторы не рассеивают энергию, хотя через них и протекает ток. Это происходит потому, что ток и напряжение на конденсаторе смещены друг относительно друга по фазе на 90'. Продиффсренцировав выражение для Д, получим С вЂ” С ьС ьС +...- С.
(2.6) Для последовательного соединения конденсаторов имеем то жс выражение, как для параллельного соединения резисторов: С = ) у (ЬС, + ПС, И., + .. з )ус ) (2.7) В частном случае для двух конденсаторов С = С,С,,УС, ~ С,). (2.9) Индуктиенасгпи. Индуктивность — это элемент, в котором энергия здектрического тока превращается в энергию магнитного поля. Для обозначения катушки индуктивносги используется буква 7..
Рис. 2 9. Условное графическое обозначение индуктивности дает изменение напряжения на 1 В за 1 с. Емкость, равная одной фарадс, очень велика, и поэтому чаще имеют дело с микро- (мкФ), нано- (нФ) или пикофарадами (пФ). Промышленность выпускает конденсаторы разнообразных форм и размеров. Простейший конденсатор состоит из двух проводников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (но не соприкасающихся между собой), настоящие простейшие конденсаторы имеют именно такую конструкцию. Чтобы получить большую емкость, нужны большая площшзь и меньший зазор между проводниками, обычно для этого один из проводннков покрывают тонким слоем нзолируюшего материала (называемого диЭлекгризюм), для таких конденсаторов используют„например, покрьпую алюминием пленку. Широкое распространение получили следующие типы Конденсаторов: керамические, электролитические (изготовленные из металлической фольги с оксидной пленкой в качестве изолятора), слюдяные (изготовленные из метшзлизнрованной слюды).
Каждому типу конденсаторов присущи свои качества. В общем можно сказать, что для некритичных схем подхо.дят керамические конденсаторы, в схемах, где требуется большая емкость, прнменяютсятанталовые конденсаторы, а для фильтрации в источниках питания используют электролитические конденсаторы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
