Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Зазутыайтесь вад таким интересным вопросом: каким должно быть сопротивление нагрузки. чтобы прн данном сопротивлении источника ей бььча передана максимальная мощность' 'Термины всоцротивление ис. гочпика». аввутреннес сопротивлениев и гэквивалснцюе сопротивленисв относятся к слному и юму же сопротивленню1 Нетрудно заметить. что при выполнении условий Рта = 0 и Рт, = ш. переланная мощность равна нулю Условие и„= 0 означает. что (1„= О. а 1„= 0 и Рт„и поэтому Ра = 11„1„= О.
Условие Я„=,х означает. что бг, = Ое и 1„= О. поэтому Р = О. Максимум заключен. слеловательно. между 0 и сс. Уирвжвевве 1.10. Докажите, что при выполнении условия Я„= Я„мовность в нагрузке максимальна лля ванного сопротивления источника Замечание: пропустите зто управ:пенне, если вы ве знаете лиф<реревлвального исчисления, н примите на веру. что проявленное здесь утверждение справедливо.
Чтобы приведенный пример не вызвал у вас неправильного впечатления, хотим еще раз подчеркнуть, что обычно схемы проектируют таким образом, чтобы сопротивление нагрузки было значительно больше. чем внутреннее сопротивление источника сигнала, работающего на эту нагрузку. 1.06.
Динамическое сопротивление Часто приходится иметь дело с электронными устройствами, в которых ток 1 не пропорциояален напряжению (1; в подобных случаях нет смысла говорить о сопротивлении, так как отношение (111 не является постоянной величиной.независимой от й', а. наоборот, зависит от С. Для подобных устройств полезно знать наклон зависимости 11 — 1 (вольт-амперной характеристики). Иными словами.
представляет интерес отношение небольшого изменения приложенного напряжения к соответствующему изменению тока через схему". Л(1111 (нли с(ыуг(1). Это отношение измеряется в единицах сопротивления (в рис Ь!3. Вольт-амперныс каракгеристикн, а- резисюр ',линейная зависимость), ь - зенеровскии диод ~начиненная зависимость) омах) и во многих расчетах играет роль сопротивления. Оно называется сопротивлением для малых сигналов, дифференциальным сопротивлением, динамическим или инкрементным сопротивлением. Зенеровскне диоды (стабнлнтрояы). В качестве примера рассмотрим зенеровский диод (стабилитрон), вольт-амперная характеристика которого приведена на рис.
1.!3. Зенеровские диоды используют для получения постоянного напряжения на каком-либо участке схемы. Это достигается за счет тока (в грубом приближении постоянного), получаемого от источвика большего напряжения в той же схеме. Например, зенеровский лиод, представленный на рис. 1.13, преобразует питающий ток, изменяющийся в указанном диапазоне. в соответствующий (но более узкий) диапазон напряжений. Важно понять, как будет вести себя соответствующее напряжение на зенеровском диоде (зенеровское напряжение пробоя) при изменении питающего тока, это изменение есть мера влияния изменений питающего тока. Оно характеризуется динамическим + + 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
