39 Пассивті элементтер

• Название: 39 Пассивті элементтер
• Дата: 21.12.2021
• Размер: 1.22 Mb.
• Имя файла: 39-42.docx
• Тип: Документы; #312739

39)Пассивті элементтер.

Электр  тізбегінің барлық элементтерін шартты түрде активті және пассивті деп бөлуге болады.  Активті элемент деп құрамында электр энергиясының көзі бар элементті атайды. Пассивті элементтерге  олардың ішінде  энергия таралатын (резисторлар) немесе жиналатын (индуктивтілік  орама және конденсаторлар) элементтер жатады. Егер элементтер сызықты дифференциалды немесе  алгебралық  теңдеулермен сипатталса, онда олар  сызықты элементтер деп аталады,  ал қалған  жағдайларда олар сызықсыз  элементтер класына жатады.

Электр тізбегінің барлық элементтерін шартты түрде активті және пассивті деп бөлуге болады. Оның құрылымында электр энергиясының көзі бар элемент Белсенді деп аталады. Пассивті элементтерге ыдырайтын (резисторлар) немесе энергия жинақталатын (индуктивтілік катушкасы және конденсаторлар) элементтер жатады. Тізбек элементтерінің негізгі сипаттамаларына олардың вольт-амперлік, вебер-амперлік және кулон-вольттық сипаттамалары жатады. Егер элементтер сызықты дифференциалдық немесе алгебралық теңдеулермен сипатталса, онда олар сызықтық деп аталады, әйтпесе олар сызықты емес класқа жатады. Қатаң айтқанда, барлық элементтер сызықсыз. Оларды сызықтық ретінде қарастыру мүмкіндігі, бұл процестерді математикалық сипаттау мен талдауды айтарлықтай жеңілдетеді, олардың айнымалы және олардың жиіліктерін сипаттайтын шекаралармен анықталады. Осы теңдеулердегі айнымалыларды байланыстыратын коэффициенттер, олардың туындылары және интегралдар элемент параметрлері деп аталады.

Егер элемент параметрлері оның геометриялық өлшемдерін анықтайтын кеңістіктік координаталар функциялары болмаса, онда ол шоғырланған параметрлері бар элемент деп аталады. Егер элемент кеңістіктік айнымалылар кіретін теңдеулермен сипатталса, онда ол таратылған параметрлері бар элементтер класына жатады. Соңғылардың классикалық мысалы-электр энергиясын беру желісі (ұзын желі).

Тізбектің пассивті элементтерін, олардың негізгі сипаттамалары мен параметрлерін қарастырайық.

1. Резистивті элемент (резистор)

Резистордың шартты графикалық бейнесі суретте көрсетілген. 1, а. Резистор-резистивті кедергімен сипатталатын пассивті элемент. Соңғысы дененің геометриялық өлшемдерімен және материалдың қасиеттерімен анықталады: R (Ом м) меншікті кедергісімен немесе кері өлшеммен – меншікті өткізгіштігімен (См/м).

Ұзындығы және қимасы S өткізгіштің қарапайым жағдайында оның кедергісі өрнегімен анықталады

Жалпы жағдайда кедергіні анықтау екі электродты бөлетін өткізгіш ортадағы өрісті есептеумен байланысты.

Резистивті элементтің негізгі сипаттамасы-вольт-амперлік сипаттама (ВАХ) деп аталатын тәуелділік.



40)Сызықтық электр тізбектерін зерттеу.

Барлық электр тізбектер сызықтық және сызықтық емес деп бөлінеді. Сызықтық емес элементтің, мысалы жинақтағыш шам, кедергісі бар, кернеу артқан сайын кедергісінің сыйымдылығы артып отырады, сонымен қатар шамға баратын ток та артады. Параметрі токтан тәуелсіз электр тізбегінің элементін сызықтық деп атайды, мысалы, электрлік пеш. сызықтық электр тізбегінде барлық элементтер сызықтық болып табылады, ал сызықтық емес электр тізбегі деп, тізбек бойында ең болмағанда бір сызықтық емес элементі бар тізбекті айтады.

Егер элементтер сызықты дифференциалды немесе алгебралық теңдеулермен сипатталса, онда олар сызықты элементтер деп аталады, ал қалған жағдайларда олар сызықсыз элементтер класына жатады. Егер элементтің көрсеткіштері оның геометриялық өлшемдерін анықтайтын кеңістіктік координаталардың функциялары болып табылса, онда олар жинақталған (шоғырланған) көрсеткішті элементтер деп аталады. Егер элемент кеңістіктік айнымалылар кіретін теңдеулермен сипатталатын болса, онда ол таралмалы (распред) көрсеткішті элементтер класына жатады. Соңғыларға классикалық мысал ретінде электр энергиясын беру желілерін жатқызуға болады. Тек қана сызықты элементтері бар тізбектер сызықты деп аталады. Суреттегі элементтердің біреуі ғана сызықсыз болса, онда ол тізбек сызықсыз болып саналады.





41) Өрістік транзисторлар.

Күшейткіштік каскадтарда биполярлы транзисторлар кірер сигналды әлсіретеді, өйткені каскадтың кірмелік тізбегінде кірер сигналдың қуаты шығындалады. Сондықтан жүдә әлсіз сигналдарды күшейту үшін одан қуат кабылдамайды дерлік өрістік транзисторлар қолданылады.

Өрістік транзистор деп арнадағы тогы жаптырық пен құйылмаға берілген кернеудің электр өрісі арқылы басқарылатын жартылай өткізгішті нәрсені айтады.

Кедергісі жаптырықтын потенциалына байланысты өзгеріп отыратын аймақты арна деп атайды (5.1-сурет). Арнаға негізгі заряд тасымалдаушыларды беретін (тарататын) электрод құйылма деп аталады. Арнадан негізгі заряд тасымалдаушыларды әкетіп отыратын электрод ағызба деп аталады. Арнаның электр өткізгіш қимасын реттеуге арналған электрод жаптырық деп аталады.

Өрістік транзистордың құрылысы (а) мен графикалық шартты белгілері (б): 1-құйылма; 2-жаптырық; 3-ағызба; 4-арна; 5- n-түрлі; 6-р-түрлі.

Өрістік транзисторлар негізінен силицийден жасалады және арнадағы жартылай өткізгіштің түріне қарай n-түрлі немесе р-түрлі болып бөлінеді.

n-түрлі транзистордың арнасында негізгі заряд тасымалдаушылар электрондар болып табылады. Олар құйылмадан басталып ағызбаға жетіп, ағызбалық токты (I_а)құрайды. Жаптырық пен құйылмаға берілетін кернеу р-nөтпесіне кері бағытта болуы керек. Бұлайша жалғау арна мен жаптырық арасындағы екі өтпенің кедергісін, кернеуді реттей отырып, өзгертуге мүмкіндік береді. Осы себепті арнасы n-түрлі транзистордың ағызба мен құйылма арасындағы кернеуі оң болуы керек, яғни U_ақ>0, ал жаптырықпен құйылманың арасындағы кернеуі теріс болуы керек, яғни U_жқ<0. р-түрлі транзисторда негізгі заряд тасымалдаушылар кемтіктер болатындықтан, олар керісінше ағызбадан құйылмаға қарай қозғалысқа келеді. Сондықтан р-арналы транзисторда U_ақ<0 де, ал U_жқ>0 болуы керек.

Енді n-арналы транзистордағы физикалық үрдістерді қарастыралық. Жаптырық пен арнаға кері кернеу бергенде, яғни жаптырықты кернеу көзінің теріс полюсімен, ал арнаны оң полюсімен қосқанда, р-nөтпесінің бөгеттік қабатының ені ұлғаяды, бұл арнаның өткізгіштік аймағының жіңішкеруіне (тарылуына) әкеліп соғады. Ағызбаның потенциалы құйылманың потенциалынан жоғары болатындықтан арнадағы өткізгіштік аймақтың ені құйылмадан ағызбаға қарай жіңішкере береді. Ағызба мен жаптырықтың кернеулерінің белгілі бір мәндерінде екі өтпенің бөгеттік қабаттары ағызбаның тұсында бір-бірімен қабысып, өткізгіштік аймақ түгелдей бөгеттік аймаққа айналады. Бұл кезде арнаның кедергісі өте көбейіп кететіндіктен оның «жабылып» та қалуы мүмкін.

Өрістік транзисторлар шықпаларының аталымдары: құйма (D), бастау (S), және жаппа (G). ӨТ- лер кернеумен басқарылатын құраушылар болып табылады. Құйма-бастау тоғы жаппа-бастау кернеуімен анықталады. Төменгі  түрлерін біледі:

         басқарушы p-n өткелі бар ӨТ(JFET) және

         оқшауланған жаппасы бар ӨТ(IGFET)

Сонғы ӨТ-нің аталымы келесі де болуы мүмкін:

        құрылымы металл-тотық-шала-өткізгіш (MOSFET) немесе

        МОШ (MТШӨ)-транзисторлар

42)Амалдық күшейткішті қосу әдістері.

Операциялық күшейткіш – жоғары күшейту коэффициенті бар электронды кернеу күшейткіш, оның дифференциалдық кірісі және бір шығысы бар [4]. Шығысындағы кернеу кірісіндегі кернеуге қарағанда жүздеген, тіпті мыңдаған есе үлкен болады

ОК қосылу әдістері. 1. Операциялық күшейткіш. Операциялық күшейткіш (Операционный усилитель; operational amplifier, opamp) — 1) әрекеттер тіркесі күшейткіштің қосалқы тізбелерін ауыстырып қосу арқылы өзгертілуі мүмкін аналогтық компьютердің элементі; кернеу өзгерісінің формасы а кірісте белгілі бір математикалық өрнекке сәйкес болғанда, шығыстық кернеу өзгерісінің формасы а өзгеріс формасына сәйкес болады. Мысалы, қосындыны орындау үшін үдеткіш а-ға программаланған болса, онда оның кірісіндегі кернеу а кернеу кірісіндегі а- ның қосындысына тең болады;

Операциялық күшейткішті қосудың негізгі схемалары

Алдыңғы мақалада айтылғандай, жұмыс күшейткіштері тек кері байланыспен жұмыс істейді, бұл жұмыс күшейткішінің сызықтық режимде немесе қанықтыру режимінде жұмыс істейтініне байланысты. Ou шығысынан оның инверттелген кірісіне кері байланыс әдетте ou-ның сызықтық режимде жұмыс істеуіне әкеледі, ал ou шығысынан оның инверттелмеген кірісіне немесе кері байланыссыз жұмыс күшейткіштің қанығуына әкеледі.

Инвертемейтін күшейткіш - кернеуді күшейтетін, күшейту коэффиценті бірден үлкен операционды күшейткішті жалғау схемасы.

Шығыс кернеуді сипаттауға келесі формуланы қолданамыз:

Кіріс кедергісі  . Алайда практикада ол 1МОм ға тең. Бұл жерден :



Инверттеуші кірісіне кернеу бөлгіштен кернеу беріледі. Және күшейту коэффицентің де кернеу бөлгіш белгілейді.

Инверттейтін күшейткіш – терістеп, кіріс кернеуді күшейту коэффицентіне көбейте отырып күшейтетін тізбек. Жалпы келесі түрде бейнеленеді және бұл жердегі:

Rf – кері байланыс кедергісі

Rin – кірістегі кедергі

Бұл жердегі шығыс кернеу:









 

4.Инверттейтін сумматор

Бұл схеманың жұмысы атына дәл сәйкес келеді. Инверттейтін сумматор кернеулердің алгебралық қосындысының таңбасын өзгертеді

Интегратор

Интегратор Шығыс кернеуінің өзгеруі кіріс сигналына пропорционалды болатын тізбекті жүзеге асыруға мүмкіндік береді

Дифференциатор

Дифференциатор интегратордың жұмысына қарама-қарсы, яғни Шығыс сигнал кіріс сигналының өзгеру жылдамдығына пропорционалды.

Амалдық күшейткіштердің операциялық ерекшеліктері

Жұмыс істеу принципі бойынша операциялық күшейткіш  қарапайым күшейткішке ұқсас  болып келеді. Қарапайым күшейткіш  сияқты ол кіріс сигналының кернеу мен қуатын күшейту үшін қолданылады. Бірақ та, қарапайым күшейткіштің қасиеттері мен параметрлері толығымен оның сұлбасымен анықталса, операциялық күшейткіштің қасиеттері мен параметрлері көбінесе кері байланыс тізбегі параметрлерімен анықталады. Операциялық күшейткіштер нольдік орын ауыстыруын және шығыс кернеуін кіріс кернеудің нольдік мәнінідегі тұрақты ток күшейткіші сұлбасы бойынша жүзеге асырады. Сонымен қатар олар үлкен күшейту коэффициенттері, жоғары кіріс және төмен шығыс кедергілермен сипатталады. Ертерек мұндай жоғары сапалы күшейткіштер тек қана математикалық операцияларды : суммалау және интегралдау үшін аналогты есептеу құрылғыларда қолданылатын. Операциялық күшейткіш деп аталуы осыдан.Белгілі бір салада қолданылуы керек кезде, қандай операциялық күшейткіштің қажет екенін анықтау үшін оның негізгі сипаттамаларын білу жеткілікті. 

Оның кіріс каскады  дифференциалдық күшейткіш түрінде  орындалады. Сондықтан операциялық  күшейткіште екі кірісі болады. Төменгі  жиілік облысында шығыс кернеуі U_a кіріс кернеулердің айырымы да сол фазасында орналасады:

U_D = U_P – U_{N .}             

 

 

1 – сурет. Операциялық  күшейткіштің сұлбалық түрі.

р – кіріс инвертирлемейтін деп аталады және операциялық  күшейткіште «плюс» таңбасымен белгіленеді. N – кіріс инвертті және сұлбада  «минус» таңбасымен белгіленеді.

Операциялық күшейткіштің теріс және кері кіріс сигналдарымен жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін екі полярлы қоректену кернеуін қолдану керек. Ол үшін 1 – суретте көрсетілгендей операциялық күшеткіштің сәйкесті сыртқы клеммаларына қосылатын екі тұрақты кернеуді орнату қажет. Көбінесе интегралды орындауындағы стандартты операциялық күшейткіштер ±15В қоректену кернеуінде жұмыс істейді. Принципиалды сұлбалар құрылғыларда тек қана олардың кіріс және шығыс клеммаларын көрсетеді.

Іс жүзінде идеалды  операциялық күшейткіштер болмайды. Операциялық күшейткіштің қайсысы болмасын идеалға жақын екенін анықтау үшін күшейткіштің техникалық сипаттамалары беріледі.

Операциялық күшейткіштің келесідей негізгі параметрлері бар:

1. 
   Кері байланыссыз күшейту коэффициенті. Күшейткіштің кері байланыссыз күшейту коэффициенті бірнеше мыңға тең болады. Кейде кернеу бойынша толық күшейту коэффициенті деп аталады.
   
2. 
   Кірісінде пайда болатын ығысу кернеуі (U_ығ). Күшейткіштің ішінде пайда болатын кернеу, ол транзисторлардың эмиттер-база кернеуінің сәйкес келмеуінен пайда болады. Ығысу кернеуі өте үлкен болмайды, көп жағдайда бірнеше милливольтқа тең болады.
   
3. 
   Кіріс ығысу тоғы (I_ығ). Операциялық күшейткіштің кіріс каскадтарының жұмысы үшін қажетті, күшейткіштің кірісіне берілетін ток; кіріс транзисторының жұмысын қамтамасыз ететін база тоғы.
   
4. 
   Кіріс жылжу тоғы (I_жылжу). Операциялық күшейткіштің кірісіндегі екі транзисторлардың ығысу токтарының айырымы. Кіріс транзисторлардың тоғы бойынша күшейту коэффициенттерінің бір-бірімен сәйкес болмауынан пайда болады. Егер инверттейтін кірісіндегі кіріс транзистордың базасына қажетті қорек көзінің тоғы – I_ығ1 болса, ал инверттемейтін кірісіндегі кіріс транзистордың базасына қажетті қорек көзінің тоғы – I_ығ2 болса, онда I_жылжу= I_ығ1 - I_ығ2 болады. Кіріс жылжу тоғы кіріс кернеумен шамалас өзгереді, сондықтан жылжу ток айнымалы шама болып табылады.
   

Кіріс кедергі. Кіріс сигналға қатысты күшейткіштің кедергісі. Кіріс кедергі бірнеше жүз мегаомға дейін жетуі мүмкін. Дифференциалды және синфазалы кіріс кедергіні ажырата білу қажет.