Курс лекций по электронике. Курс лекций Курс лекций 1 Введение 4 Полупроводниковые диоды 7
 Скачать 5.23 Mb.
|
8.2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямленияУсложнение схемы выпрямления делается для того, чтобы приблизить мгновенное выпрямленное к значению среднего выпрямленного напряжения. Среднее выпрямленное напряжение это постоянный уровень. Мгновенное выпрямленное напряжение это пульсирующее напряжение. Схема представлена на рис.152. Для получения второй полуволны выпрямленного напряжения применяют вторую полуобмотку питающего трансформатора. Схема реализуема только в трансформаторном варианте, трансформатор позволяет получить два напряжения, которые имеют общую точку. Обязательно должно быть согласное включение обмоток. Диаграммы представлены на рис. 153. Значки U1, U2 на диаграмме напряжения на нагрузке Uн показывают, из чего образуется выпрямленное напряжение. Частота выпрямленного напряжения в два раза больше, чем питающего. 8.3. Работа однофазного двухполупериодного выпрямителяпри прямоугольном питающем напряженииБудем полагать, что фронта питающего напряжения являются вертикальными. Диаграммы работы схемы для этого случая показаны на рис.154. В действительности фронта напряжения не являются вертикальными, а имеют какой-то наклон, как показано на рис. 154 тонкими линиями. В выпрямленном напряжении при этом имеются провалы, для устранения которых приходится применять фильтр. Чем ближе к идеальному случаю, тем эти провалы меньше.  8.4. Стабилизатор напряжения на стабилитронеВ реальных условиях работы схем выпрямления возможно изменение питающего напряжения и тока нагрузки. Это приводит к изменению среднего значения выходного напряжения схемы выпрямления. Кроме того, напряжение на выходе выпрямителя является пульсирующим. Пульсации напряжения на выходе выпрямителя могут быть уменьшены с помощью фильтра. Схема и диаграммы работы однополупериодного выпрямителя с фильтром на выходе в виде конденсатора Сф представлены на рис.155.  Чем меньше емкость конденсатора и больше ток нагрузки, тем выше пульсации напряжения на нагрузке и меньше его среднее значение (из-за внутреннего падения на элементах схемы). Т.о. даже применение фильтра не позволяет получить постоянное по величине напряжение без пульсаций.  Задача схемы стабилизатора - получить выходное напряжение в виде прямой линии. Желательно его иметь не изменным при изменении входного напряжения и тока нагрузки. Схема простейшего стабилизатора на стабилитроне и диаграммы его работы показаны на рис.156. Uпит - пульсирующее, постоянное по знаку напряжение. Например, это выпрямленное отфильтрованное напряжение. Для схемы можно записать уравнение: Uпит=URб+Uст; Uст=Uн. Условие нормальной работы схемы: UстUпит.min. Rб -баластное сопротивление, на котором падает разница между Uпит и Uст. Наличие Rб в схеме -обязательно. Выбор Rб выполняется на основе следующих уравнений: I1=Iст+Iн; Iн=Uст/Rн; Iн.max=Uст/Rн.min. Для худшего случая, когда ток нагрузки равен Iн.max: I1=Iн.max+Iст.min. Для стабилитрона Iст.min величина заданная. Rб рассчитывается по уравнению: Rб=URб/I1=(Uпит.minUст)/I1. Отсюда получаем: Rб=(Uпит.minUст)/(Iн.max+Iст.min). В этой схеме нельзя получить ток нагрузки больше Iст.max , если этот ток меняется в широких пределах от 0 при х.х. до max. Если ток нагрузки величина постоянная, то схема стабилизатора всегда работоспособна. Однако колебания Uпит будут приводить к изменению тока через стабилитрон и эти изменения не должны превышать диапазона Iст.min...Iст.max. В схеме стабилизатора возможно последовательное включение стабилитронов для получения нужного напряжения стабилизации Uст=Uст1+Uст2. Параллельное включение стабилитронов не применяется. 8.5. Схема триггера на биполярных транзисторахСостоит из двух ключей на транзисторах, между которыми организо- ваны положительные обратные связи. Схема имеет два устойчивых состоя- ния: на выходе есть напряжение (одно состояние), на выходе нет напряжения (другое состояние). Переход из одного состояния в другое осуществля- ется под действием управляющих сигналов. После изменения состояния на противоположное управляющие сигналы могут отсутствовать. Сохране- ние состояния при этом обеспечивается за счёт положительных обратных связей. Схема представлена на рис.158. При нарисовании триггерной схе- мы сначала рисуются два ключа и добавляются обратные связи. Обратная связь - это связь с выхода на вход. Работа схемы. Пусть VT2 закрыт. Под действием напряжения на его коллекторе через Rб3 протекает ток, удерживающий VT1 в открытом состоянии. В то же время открытый VT1 закорачивает базовую цепь транзистора VT2 с резистором Rб4. Закрытое состояние VT2 соответствует значению выхода Q=1. Открытое состояние VT1 -  =0. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора (Q=1) равно:UQ=UпRб3/(RК2+Rб3) .  Для того, чтобы сменить состояние триггера на противоположное, необходимо подать сигналы на вход R или S. Входные сигналы обычно являются импульсными. Наличие напряжения на входе S (S=1) устанавливает Q=1, а наличие напряжения на входе R (R=1) устанавливает Q=0. Одновременная подача сигнала на входы S и R запрещена, т.к. триггер при этом перестаёт быть триггером (не будет противоположного состояния Q и ).Диаграммы работы при наличии входных импульсных сигналов показаны на рис. 159. На интервале между импульсами на входах S и R триггер помнит то состояние, в которое он был установлен по этим входам, т.е. триггер - элемент памяти. Расчет элементов схемы. Триггер в большинстве случаев является симметричной схемой, поэтому Rк1=Rк2, Rб3=Rб4 и можно рассчитывать половинку триггера. Уравнения для расчета: Iб=Iк/(1,52) h21э, где (1.52) -коэффициент насыщения; Iк=Uп/Rк. Сопротивления Rк1 и Rк2 обычно заданы, поэтому Iк известен, тогда Rб=UQ/Iб. Выражение для UQ -смотри выше. 8.6. Мультивибратор на транзисторахОсновное отличие мультивибратора от триггера состоит в замене резисторов положительных обратных связей на конденсаторы. Мультивибратор имеет два устойчивых состояния, но они меняются не под действием входных сигналов, а под действием сигналов через положительные обратные связи. Мультивибратор не имеет внешних входов. Это автоколебательное устройство. Схема мультивибратора представлена на рис.160, диаграммы работы - на рис.161. Описание работы схемы. Примем за начальное состояние схемы ситуацию, когда транзистор VT1 - открыт, а VT2 - закрыт. При этом конденсатор С1 заряжен через Rк2(Rк2Rб). VT1 поддерживается в открытом состоянии за счет тока через Rб1 и базу VT1. Конденсатор С2 заряжается через Rб2 и открытый VT1. Полярность напряжения на С2 для этого процесса показана на схеме в скобках. Когда напряжение на С2 достигнет значения 0,6В, то к переходу Б-Э VT2 будет приложено положительное напряжение, открывающее этот переход. Переход Б-Э является диодом. Итак, VT2 открывается и напряжение на С1 через открывшийся VT2 прикладывается в обратном направлении к переходу Б-Э VT1, VT1 - закрывается. На этом заканчивается первый этап времени 0-t1. На втором этапе t1-t2 напряжение на конденсаторе С1 медленно изменяется, происходит разряд С1 по цепи Rб1, К-Э VT2. Одновременно конденсатор С2 быстро заряжается через RК1 и базовую цепь VT2 до напряжения питания +Uп, поддерживая VT2 в открытом состоянии. По окончании заряда С2 (раньше момента t2) открытое состояние VT2 поддерживается цепью через Rб2. Когда напряжение на конденсаторе С1 сменит свой знак и достигнет величины 0,6В, то откроется транзистор VT1. Это момент t2. Далее начинается этап t2-t3. Т.к. при закрывании транзистора параллельно К-Э подключен быстро заряжающийся через Rк конденсатор, то напряжение К-Э повторяет напряжение на конденсаторе. Половина периода работы схемы T/2 определяется постоянной времени =CRб. Обычно схема мультивибратора симметрична.  8.7. Ждущий одновибратор на транзисторахОдновибратор служит для формирования импульсов заданной длительности из импульсов любой ширины. Cхема одновибратора представлена на рис.162. Схему одновибратора можно представить в виде двух частей: одна часть - это половинка триггера, другая часть - это половинка мультивибратора.  При подаче питания одновибратор всегда устанавливается в определенное исходное состояние: транзистор VT2 - открыт, VT1 - закрыт. Открывается именно VT2, т.к. его базовый ток значительно больше, чем у VT1. Базовый ток VT1 определяется цепью с сопротивлением (Rб1+RК1), а базовый ток VT2 цепью с Rб2 и параллельной ей цепью с RК1,С1. Т.к. сопротивление RК всегда меньше сопротивления Rб, то базовый ток VT2 больше. Протекающий через RК1,С1 ток заряжает конденсатор С1. Полярность напряжения на конденсаторе С1 - плюс слева. При подаче на базу VT1 положительного импульса тока этот транзистор открывается. Напряжение на конденсаторе С1 прикладывается к переходу Б-Э транзистора VT2 в обратном направлении и VT2 закрывается. За счет действия положительной обратной связи с коллектора транзистора VT2 на базу VT1 через сопротивление Rб1 транзистор VT1 будет поддерживаться в открытом состоянии током, протекающим по цепи: +Uп, RК1, Rб1, Б-Э транзистора VT1. При этом входной импульс уже может быть снят. Конденсатор С1 начинает перезаряжаться по цепи: +Uп, Rб2, С1, К-Э открытого транзистора VT1. Когда напряжение на конденсаторе С1 в процессе перезаряда сменит знак и достигнет величины 0,6В, достаточной для открытия транзистора VT2, то этот транзистор откроется, цепь обратной связи транзистора VT1 оборвется. Если к этому моменту входной импульс уже закончился, то транзистор VT1 закроется. Если же он не закончился, то VT1 остается открытым до его окончания. При этом напряжение на конденсаторе С1 сохраняется на уровне 0,6В. Когда VT1 закроется, конденсатор С1 начинает заряжаться по цепи: +Uп, RК1, С1, Б-Э транзистора VT2. Таким образом напряжение на конденсаторе С1 становится равным исходному. В этом исходном состоянии ждущий одновибратор находится до прихода следующего входного импульса. Литература
|