Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Рис 4.10.Схема несимметричного мультивибратора и, "вых.макс НГ выкмакс вык.макс а) Рис.4.11 схема (а) и временные диаграммы (о) ждусцего мультивибра гора 193 Для создания устойчивого состояния (ждущего режима) параллель но конденсатору С включают диод Г0 (см.рис.
4.11,а) с полярностью при которой напряжение на диоде и конденсаторе, а следовательно, и на инвертируюшем входе ОУ будет равно прямому напряжению сэ пр диода. Этому соответствует напряжение на выходе одновибратора Г „„, „,,„, Входное запускающее напряжение, большее 3 Г скачком перебрасывает устройство в состояние, когда на выходе по является напряжение Г+„,„„~кс. На неинвертирующий вход ОУпере дается напряжение ~) с'"„„, „поддерживающее некоторое время я зтом состоянии ждущий мультивибратор.
В зто время конденсатор С стремится зарядиться до напряжения ~3(.г+вы„...„, через резистор Я'2 с постоянной времени т„~=Сй',. Как только напряжение на конденсатоРе С сРавнЯетсЯ с напРЯжением 13~г+Цых „,„„„ УстРойство скачком перейдет из неустойчивого в устойчивое состояние и будет ждать прихода следующего запускающего импульса. Длительность выходного импульса ждущего мультивибратора си =т,~ гп(1г А1/А(> с). Отметим, что процесс перехода мультивибратора из неустойчивого состояния в исходное устойчивое состояние (процесс восстановления).
определяемый скоростью зарядки конденсатора С, должен быть завершен к приходу следующего запускающего импульса. Помимо рассмотренных мулыивибраторов промышленность выпускает спец иал изированн ые м ультивибраторы в интегральном исполнении, (4.13) Вопрос 4.2. Как повлияет на работу мультивибратора замена ОУ типа 140УД7 на ОУ типа 140УД8? Варианты ответа 4.2.1.
Никак не повлияет; 4.2.2 Увеличится амплитуда Ь;и,; 4.2.3. Уменьшится частота генерируемых колебаний; 4.2.4 Увеличится частота генерируемых колебаний; 4 25. Уменьшится амплитуда Гя„„. 194 Генератор линейно изменяющегося напряжения. Генератор линейно изменягогпегося напряжения <ГЛИН) — устройство, вырабагггывагогиее импульсное напряжение пилообразной формы (рис.4.12). Это напряжение характеризуется рядом основных параметров; периодом Т. длгг тельнгптыо раоочеео Т и обратного Т„~„ходов, гигксимальныи на пряэгсение.и (1„ы„, коэффицггенпгом не гггнеиноспги ) с/и/с// ), 0 — '1с/и/сй1, ~; 1 /и/~//! г=о где де ! а/иЫ/ ) о и ~ с/и/й ), ./- соответственно скорости изменения 0=0 ~= /р напряжения в начале и в конце рабочего хода, коэффиииентом использования ЭДС источника питания Ке= (/ „,/Еи „. Линейно изменяющееся напряжение применяется для перемещения электронного луча по горизонтали в электронно-лучевых трубках осциллографов, устройствах задержки импульсов на калиброванное время и в ряде других устройств.
Любой ГЛИН содержит цепь зарядки и разрядки конденсатора. на котором формируется линейно изменяющееся напряжение На рис.4.13 изображена функциональная схема ГЛИН. Как известно, напряжение на конденсаторе иС связано с током /~- соотношением ,=1/С ) (4.
14) При линейном изменении напряжения иГ должно соблюдаться равенство 0и~/сй =сопят . Учитывая (4.14) и (4.15), получим (4.15) с/и~/с// =/~IС=сопй. (4.16) Выражение (4.16) свидетельствует о том, что для обеспечения линейности изменения напряжения необходимо, чтобы зарядный ток оыл постоянным. В исходном состоянии ключ К разомкнут (рис.4.13) и конденсатор С заряжается от источника тока У постоянным зарядным током /с. При замыкании ключа К конденсатор Г быстро разряжается. При размыкании и замыкании ключа К процессы повторяются. "ис 4.12.Импульсы линейно изменяюще- гося напряжения "ис "с 4 1З.Функциональная схема ГЛИН 195 а) У ив „ Цвых.мак ~'Квас в) Рис 4 14 Схема с источником напряжения Е/„1а), без источника напряжения 1,'„,(б) и временные диаграммы (в) ГЛИН на ОУ На рис 4!4,а приведена электрическая схема ГЛИН на ОУ, соответствующая рассмотренной функциональной схеме. В этом устройстве операционный усилитель с КС-цепью в звене отрицательной обратной связи представляет собой интегратор.
На транзисторе Р'Тп-ри-типа собран электронный ключ. Управление транзисторным ключом осуществляется управляющими импульсами иу: при подаче напряжения и,, положительной полярности транзисторный ключ открыт, а при прекращении — закрыт При постоянном входном напряжении Ст„ выходное напряжение ГЛИН определяется выражением пвых = иГ = — 1~~' ~0 ~С ~~ = — свх )~)~Г, (4 17) гДе гГ= Г~,И Часто применяют схему ГЛИН, где напряжение Г отсу ствуе' 1см.рис.4.14,6) Тогда на инвертирующем входе ОУбудет действовать напряжение смещения Г,„, являющееся параметром ОУ, и формула 14 17) перепишется в виде пвых ~'см т~~~' 196 Из (4 17) следует, что выходное напряжение линейно изменяется во времени.
Из временных диаграмм (рис.4.14,6), иллюстрирующих аботу данного ГЛИН, следует, что в период пауз управляющих импульсов иу выходное напряжение линейно возрастает. Максимальное значение, до которого оно может возрастать, составляет (,';„„ для данного типа ОУ. При появлении управляющего импульса и конденсатор С быстро разряжается через малое сопротивление промежутка коллектор — эмиттер открытого транзисторного ключа. Выходное напряжение снижается до уровня падения напряжения на откРытом тРанзистоРе УКл„,, Далее пРоЦессы повтоРЯютсЯ У современных ГЛИН коэффициент использования напряжения обычно не превышает 0,4 — 0,8, а коэффициент нелинейности с— сотых долей процента.
В настоящее время промышленность выпускает специализированные генераторы линейно изменяющихся напряжений в интегральном исполнении. Задача 4.6. На вход ГЛИН (рис.4.14,6), выполненного на ОУтипа 140УД7, поступают управляющие импульсы с частотой~=! кГц. Определить Ь"„„„. если Я = 1,5 кОм, С= 2 нФ и для ОУ типа 140УД7 напряжение смешения ст „=4 мВ. Ответ (.~„„= 1.33 В. КОММЕНТАРИИ К ПРАВИЛЪНЫМ ОТВЕТАМ НА ВОПРОСЫ ГЛ 4 4.2.1.Согласно формуле (4.6), для появления незатухающих авто- колебаний в усилителе, охвачецном положительной обратной связью, должно выполняться условие баланса амплитуд (наличие положительной обратной связи определяет выполнение условия баланса фаз): К 13 > 1 или 110 0,01 =1,1.
Следовательно, условие баланса амплитуд выполняется, и в устройстве появятся незатухающие колебания. Если бы это произведение было равно 1, то незатухающие колебания могли бы сорваться 42.5. Анализ работы мультивибратора показывает, что замена ОУ типа 140УД7 на ОУтипа 140УД8, приведет к уменьшению амплитуды (~ „„на 1,5 В. так как у 140УД7 ('В,„„„= 11,5 В, а у 140УД8 М вмх мак~ — 10 В. Временные параметры мультивибраторов ~„(или 7 ) останутся без "зменения Это подтверждается анализом формул (4.10'), (4.11), (4.12) "(4 13), в которых присутствуют только В и С !97 Глава пятая ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ 5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Для получения электрической энергии нужного вида приходится преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного с помощью выпрямителей, энергию постоянного тока — в энергию перемен ного тока с помощью инверторов и энергию переменного тока одноя частоты в энергию переменного тока дрчгои частоты с помощью преобраювателеи частоты Выпрямители, инверторы и преобразователи частоты являются источниками вторичного э яектропитания ХХс гпочнин 6>поричного э чеки родитания ШОВЭ ~ представляет собой средство обеспечивающее электропитанием самостоятельные приборы или отдельные цепи комплекса электронной аппаратуры ИВЭ состоят из функциональных узлов.
выполняющих одну или несколько функции выпрямление. инвертирование, преобразование, стабилизацию регулирование и т д ( овременные электронные полупроводниковые устроиства в дискретном и особенно в микроэлектронном исполнении предьявляют очень жестк~~е требования к качеству потребляемом электрическои энергии, которая долли ~ имегь высокую стабильность питающего напряжения, требуемую форму (обычно синусоидальную) переменного напряже- ния высокую стабильность частоты переменного питающего напряжения, ИВ 3 электроннои аппаратуры классифицируют по ряду призна ков Г1о тип) первичного источника питания различают ИВЭ, питающиеся от сети переменного тока и от источника постоянного токл О свою очередь, ИВ з питающиеся от сети переменного гока, подразде чяю1ся на однофазные и трехфазные По роду тока на выходе разлв чают ИВЭ с постоянным напряжением (выпрямители) и с перемен 198 иым выходным напряжением (инверторы, преобразователи частоты) По напряжению на выходе ИВЭ подразделяют на ИВЭ низко1о (до 100 В), среднего (100 — 1000 В) и высокого (более 1000 В) напряжения, а по мощности — на ИВЭ малой (до 100 Вт), средней (100 — 1000 Вт) и большой (более 1000 Вт) мощности 5.2 ОДНОФАЗНЫЕ И ТРЕХФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ Однофазные выпрямители Структурная схема однофазного выпрямительного устройства изображена на рис 5 1 На вход выпрямителя подается переменное напряжение и~, которое с помощью трансформатора Тр изменяется до требуемого значения .
- Кроме того. трансформатор осуществляет электрическую развязку источника вылрямляемого напряжения и нагрузочного устройства, что позволяет получать с помощью нескольких вторичных обмоток различные значения напряжений и2, гальванически не связанных друг с другом После трансформатора переменное напряжение и~ вентильной группой ВГ (или одним вентилем) преобразуется в пульсирующее напряжение ив1 Количество вентилей зависит от схемы выпрямителя В выпрямленном напряжении ио~ помимо постоянной составляющей присутствует переменная составляющая, которая с помощью сглаживающего фильтра СФ снижается до требуемого уровня, так что напряжение ип2 на выходе фильтра имеет очень малые пульсации Установленный после фильтра стабилизатор постоянного напряжения Ст поддерживает неизменным напряжение Ь'„на нагрузочном устройстве Л„при изменении значений выпрямленного напряжения или сопротивления Вн В зависимости от условий работы и требований, предъявляемых к выпрямительным устройствам, отдельные его блоки могут отсутствовать Например, если напряжение сети соответствует гребуемому значению выпрямленного напряжения.
то может отсутствовать трансформатор. а в отдельных случаях — стабилизатор постоянного напряжения Рис 5 1 Структурная схема однофазного выпрнмителъиого устройства 109 и„,4 Лс а) макс ~нар анар Рис 5 2 Схема ~а), временные диаграммы напряжений и токов (б) однополупериодного выпрямителя Для выпрямления однофазного переменного напряжения широко применяют два типа выпрямителей: однополупериодный и двухполупериодный.
О д н о п о л у и е р и о д н ы й в ы п р я м и т е л ь (рис.5.2,а) состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подсоединены диод ПЭ и нагрузочный резистор Я . н Для упрощения анализа работы выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т.е. принимают следующие допущения: у трансформатора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния. При таких допущениях с подключением первичной обмотки трансформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная ЭДС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
