ОТЦ Попов.В.П (554120), страница 54
Текст из файла (страница 54)
5.3. Тнповые входные (а) н выходные (б) характернстнкн бнполпрного транзистора в схеме с общим змнттером; Гз — тпк базы, за — тпк коллектора; ип» вЂ” пзпражепзе каллекззр— »маттер; из» вЂ” напражеппе база †»матт (с, псс (с»ил 12 гс 0,„,0 -2 2 п„,б Рнс. 5.4. Типовые выходные (а) н проходные (б) характернстнкн полевого транзистора с нзолнрованным затвором в схеме с общим истоком: Ге — тпк стока; и»а — иаиражепке затвор-кетзкз и»а — напражеппе сток— жения между основными электродами и и тока з'„,р или напряжения итпр управляющего электрода: (и, (тпр) нлн ( = ((и, м„пр). (5.2) Как видно нз рис 5.2, выводы нелинейного управляемого трехполюсннка образуют с остальной частью цепи два контура — основной (выходной) и управляющий (входной), причем один из выводов является общим для обоих контуров.
Электрически управляемые нелинейные резистивные элементы мо. тут быть охарактеризованы различными семействами ВАХ. В ы х о дн ы е ВАХ отображают зависимость между выходным током ( н выходным напряжением и при различных значениях входного тока ( р или напряжения ит„(рис. 5.3, б; 5.4, а), в х од н ы е ВАХ вЂ” зависимость между входным током и входным напряжением при различных значениях выходного напряжения (рис. 5.3, а), п р о х од н ы е ВАХ вЂ” зависимость выходного тока от входного тока или напряжения при различных значениях выходного напряжения (рис.
5.4, б). Вид ВАХ нелинейного управляемого резистивного элемента существенн(и) н(й) н и ным образом зависит от схемы включения элемента, т. е. от того, какой из электродов является общим а) х) д) г) для основного и управляющего кон- туров. Рнс. Б.б, Условные графические обоз- На принципиальных электрнчеийченин нелинейных сопротивления: ских схемах реальные нелинейные а — с Н.образков хаРактеРистикой; б — рЕЗИСТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗОбражаЮТ с 3-обраэкой характеркстккой~ е — с мокотонкой характеркстккой; е — кеэлектркес- С ПОМОЩЬЮ уСтаНОВЛЕННЫХ СтаН- дартами ЕСКД условных графических обозначений.
При построении эквивалентных схем цепей нелинейные резнстивные элементы либо изображают в виде двухполюсников или многоплюсников (см. рис. 5.2), либо представляют схемами замещения, содержащими наряду с другими элементами идеализированные нелинейные сопротивления (рис. 5.5). Для неэлектрнчески управляемых сопротивлений рядом с «полочкой» на условном графическом обозначении сопротивления указывают буквенное обозначение соответствующей управляющей величины (рис. 5.5, г). Уравнения электрического равновесия нелинейных резистивных цепей Как и в случае линейных электрических цепей, задача анализа нелинейной резистивной цепи заключается в общем случае в определении токов и напряжений всех или части ветвей при заданных параметрах независимых источников энергии.
Если нелинейная цепь включает в себя р ветвей, из которых ри, ветвей содержат независимые источники тока, а ри„состоят только нз независимых источников напряжения, то для определения 2р — рвт — рк„неизвестных токов и напряжений можно воспользоваться р уравнениями, составленными на основании законов Кирхгофа, и р — рвт — р„м уравнениями ветвей. В связи с тем что токи ветвей дерева любой электрической цепи однозначно выражаются через токи главных ветвей, а напряжения главных ветвей — через напряжения ветвей дерева, при выборе дерева графа нелинейной резистивной электрической цепи в качестве ветвей дерева необходимо использовать ветви цепи, содержащие нелинейные элементы с Ь-образной характеристикой, и ветви с независимыми источниками напряжения, а в качестве главных ветвей следует выбирать ветви с источниками тока и ветви, содержащие нелинейные резистивные элементы с ~-образной характеристикой.
Нелинейные резистивные элементы с монотонной ВАХ могут входить как в состав ветвей дерева, так и в состав главных ветвей. Очевидно, что все уравнения основной системы уравнений электрического равновесия нелинейной резистивной цепи будут алгебраическими, причем, по крайнем мере, одно из компонентных уравнений будет нелинейным. 248 Аналитически разрешить такие уравнения можно только в нсклюительных случаях, при некоторых специально подобранных видах «елинейности. Как правило, эти уравнения решают приближенными коленными, графическими мли графа-аналитическими методами. В ря«е случаев исследование процессов в простейших нелинейных ре:истивных цепях удается провести без составления уравнений элект«ического равновесия — путем выполнения различных преобразова«ий исходной цепи.
й 5.2. ГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА НЕЛИНЕИНЫХ РЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ Простейшие преобразования нелинейных резистивиых цепей г и, 0 д)' ьбх "«'г' Рис, 5.6. Схема участка цепи с последовательно включенными нелинейными сопротивлениями (о) и их ВАХ (б) ° ФФФФ Пример бм. Найдем зависимость между овном и напряжением участка и=пи (рис.
б 7, о), представляюи)еео собой последовательное соединение линей«ео )1 и нелинейного А««сопротивлений, ВАХ и, («) и и («) копюрьсх приведены на рис. б.7, б. Определим изменение напряжения Аиь на линейном сопротив- Рассмотрим простейшие эквивалентные преобразования, которые можно применять как при анализе нелинейных резистивных цепей постоянного тока, так н при анализе нелинейных цепей, находящихся под произвольным внешним воздействием. Пусть участок цепи (рис. 5.6, а) содержит два последовательно включенных нелинейных сопротивления )сг и )се, вольт-амперные характеристики которых представлены на рис. 5.6, б, Очевидно, что при любом значении тока 1„= ье„ =- 1, .= 2, напряжение и,„на зажимах данного и участка цепи равно сум- и«~ я«йх 1 Вх) и 12 ме напряжений на каж- Вх="' 2 — — — — и 12 ) г г даМ ИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ СО- ибх сг 1 противлений: и,„== ! — и, (1«) + из (ьь).
~гт и,(Ц Суммируя ординаты ! . ~висимостей иь (1«) и .. (1,), получаем зависи- а) е эсть между напряже««ем и„и таком г„„на «лжимах рассматриваеехсо участка цепи ,': ис. 5.6, б). Таким образом, участок цепи, содержащий два последов «тельно включенных нелинейных сопротивления, может быть заменен Э (НИМ НЕЛИНЕЙНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, ВАХ ихх (2,„) КОТОРОГО ПОЛУЧаЕтСЯ гутем суммирования ординат ВАХ и, (2',) и и„(2,) сопротивлений. Аиачэгичным образом можно заменить участок цепи, содержащий послеч «вательно включенные линейное и нелинейное сопротивления, а такие участок пепи, представляющий собой последовательное соедине- 2 «е произвольного количества линейных и нелинейных сопротивлений. гении Вг, соответствующее приращению напряжения на зажимах цепи иох на 'чивч.
Вольт.амперную характеристику иьх (гах) рассматриваемого участка цепи получае,ч, сумлгируя ординаты ВАХ и (А) и из (ге) последовательно включенных злементов. Используя зту харакгпернстнку (рис. 5.7, б), можно найти приращение тока цепи Ьг х, соответствующее изменению входного напряжения ни Ьивх Лалее, используя зависимость и (ге), определяем соопиетсгпвующее игл+Лиг„ ! игх иг Огьбиг и, иВ, иг а 'Вх 'ВХ й гВХ + Б) Рис. 5.7. К примеру 5.! а) Рассмотрим участок цепи (рнс. 5,8, а), представляющий собой параллельное включение двух нелинейных сопротивлений )с, и )с„ ВАХ (и,) н г,(иа) которых приведены на рис.
5.8, б. Как следует из пер; "Вх иг) ~) я (В.=( 7 "г г Вх изх и,=иг а) Рис. 5.8. Схема участка цепи с параллельно включенны- ми нелинейными сопротивлениями (а) и их ВАХ (б) ваго закона Кирхгофа, входной ток г„рассматриваемого участка цепи прн любом напряжении и„= и, = и, равен сумме токов нелинейных сопротивлений: г„= г, (и,) + г, (и,). Суммируя ординаты зависимостей г, (иг) и га(и,), получаем ВАХ г„(и,„) нелинейного сопротивления, которым можно заменить рассматриваемый участок цепи. Используя аналогичный прием, можно определить ВАХ участка цепи, содержащего произвольное количество параллельно включенных линейных н нелинейных сопротивлений. 250 данному приращению тока приращение напряжения Ьп, на линейном сопротив- лении. 7(ак видно из рис.
5.7, б, приращение напряжения на линейном сопротив- лении окиэалось значительно л)еныие вызвавщего его изменение входного напряже ния Ьиа„. Поочередное применение правил эквивалентного преобразования У частков с последовательным и параллельным соединением элементов позволяет постепенно «свертывать> участки цепей со смешанным соед иненнем линейных и нелинейных сопротивлений с монотонными ВАХ. ° $ ° $ ° Пример 5.2. Найдем зависимость между током и напряжением на входе участки цепи со смешанным соединением элементов (рис. 5.9, и). Вольт-амперные хариктперистики и, (й), иг (гт) и из (гэ! сопротивлений Ях, йз и Яг ариведена на рис.
5.9, б. Определим приращение напряжения на сопротивлении Из, соответствующее изменению входного нипряжения на Лиэ„. ьйх иэх йиу ий„ игтйи рг и !!эх О "'г 'з "э. (эх'йгэ, г 5) а) Ркс. 53. К примеру 5.2 Цепи, рассмотренные в примерах 5.! и 5.2, можно использовать для стабилизации напряжения. Отношение относительного приращения напряжения на входе таких цепей к относительному приращению выходного напряжения называется к о э ф ф и ц и е н т о м от а б и- лизацни Лиьх/иьх ст Ливых!иьых Очевидно, что дли цепи, схема которой приведена на рис. 5.7, а, й„) 1, если ВАХ нелинейного элемента вогнутая (и! (г,) на рис. 5.7, б), а для цепи, схема которой приведена на рис. 5.9, а,— только когда ВАХ нелинейного элемента выпуклая [и, (с,) на 251 Суммируя абсциссы кривых их ('г,) и ив (!,), получаем ВАХ и (! х! == = иэ (г>х) ч = и (' ) участка цепи, представляющего собой параллельное соединение сопротивлений И, и Иэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
