Методические рекомендации по выполнению и оформлению ргз 18 Варианты заданий 18
 Скачать 488 Kb.
|
1.6. Контрольные вопросыКакие усилители называются усилителями переменного тока? В чем заключается методика расчета усилителя переменного тока? Поясните назначение каждого элемента схемы усилителя. Назовите основные параметры усилителя переменного тока. Поясните действие отрицательной обратной связи в усилителе. Как расчитать входное и выходное сопротивления в рассматриваемой схеме? Какое положение займет линия нагрузки по переменному току, если увеличить (уменьшить) сопротивление нагрузки Rн? Чем отличаются выходные сопротивления по постоянному и по пере-менному токам? Из каких соображений расчитываются емкости С1, С2, Сэ? Как расчитать КПД усилительного каскада? При каком состоянии входного сигнала КПД каскада будет мини-мальным и при каком – максимальным? В каком классе работает расчитываемый каскад? В каких классах могут работать усилители переменного тока? В каком режиме работает транзистор в данном каскаде? В чем преимущество схемы с фиксированным потенциалом базы перед схемой с фиксированным током базы? 2. Релейный усилитель2.1. Краткие теоретические сведения о релейных усилителяхРассмотренный ранее усилительный каскад обеспечивается пропорциональная зависимость выхода от входа. Однако во многих случаях в технике требуются устройства, состояние которых или их выходной сигнал резко меняется при достижении входного сигнала определенного значения – порога. Такие усилители, характеристика которых явно нелинейная, называются релейными (РУ) или пороговыми. РУ широко применяются в устройствах контроля, включая цепи сигнализации при достижении контролируемым параметром заданного значения. Для создания автономного запирающего напряжения применяется эмиттерный резистор RE, общий для обоих транзисторов схемы, с помощью которого создается падение напряжения смещения Eсм. Кроме того на резисторе RE возникает еще одна, дополнительная цепь положительной обратной связи (ПОС), способная передать как динамические так и статические сигналы. Это позволяет исключить одну из перекрестных связей и освободить базу одного из транзисторов генератора для подачи внешних сигналов. При этом схема становится несимметричной. Заметим, что симметричный триггер имеет два равноценных устойчивых состояния. Релейный (пороговый) усилитель или несимметричный триггер с эмит-терной связью в технике получил название триггера Шмита (ТШ). Триггер Шмитта может выполняться на транзисторах, операционных усилителя, в дискретном и интегральном исполнении. ТШ может выполнять ряд специфических функций, работая в качестве следующих устройств: формирователя прямоугольных импульсов из плавно меняющихся входных сигналов, пересекающих уровни срабатывания и отпускания; компаратора уровня входного напряжения с пороговым уровнем; порогового релейного элемента, превращающего плавный рост входного сигнала в скачкообразное изменение выходного тока или напряжения; усилителя мощности для различных релейных исполнительных электромеханизмов автоматики; гистерезисного элемента в аналоговых моделях автоматики, отражающих наличие люфтов, зазоров и т. п. в информационно-измерительных устройствах и др. Ввиду того, что ТШ способен выполнять целый ряд специфических функций, особенно целесообразны детальное рассмотрение его работы и расчет. Классическая схема триггера Шмитта и его передаточная характеристика представлены на рис. 2.1. Р  ис. 2.1 – Принципиальная схема (а) и передаточная характеристика (б); триггера Шмитта 2.2. Принцип работы триггера ШмиттаРабота триггера заключается в следующем. При подаче питания на схему и отсутствии входного напряжения Ux= 0 коллекторное напряжение тран-зистора VT1 стремится к напряжению источника питания +Е. Благодаря делителюR1, R2, высокое коллекторное напряжение Uк1 создает базовый ток iб2, достаточный для насыщения транзистора VT2. Его коллекторный ток Iк2 ≈ Е/(Rк2 + RЕ), проходя по резистору RЕ, создает на нем падение напряжения (обычно 1 …5 В) URE = Iк2RE, дополнительно запирающее транзистор VT1 (так как это напряжение плюсом прикладывается к общим эмиттерам, а минусом – через "землю" источника сигнала Ux и Rвх прик-ладывается к базе VT1). Пока Ux<URE транзисторы схемы будут сохранять исходные состояния. Когда входное напряжение Ux превысит URE на величину Uб = 0,1 В, для германиевого транзистора или 0,3 В, для кремниевого транзистора, вход-ной транзистор VT1 начнет открываться, по его коллекторному резистору Rк1 начнет протекать ток, а коллекторное напряжение транзистора VT1 будет снижаться, вызывая уменьшение тока базы транзистора VT2. Выходной транзистор VT2 выйдет из насыщения и снизит ток, проте-кающий через RE. Это уменьшит напряжение URE, противодействующее Ux, и приведет к ускоренному отпиранию VT1. Этот процесс, вследствие возник-новению большого усиления в обоих транзисторах, вышедших в активный режим, и сильной ПОС через RE, пойдет лавинообразно, пока VT1 не насы-тится, а VT2 в результате прекращения тока базы через R1 и наличия запи-рающего напряжения U*RE = Iк1RE не закроется. Новое состояние будет устойчиво, пока Ux> U*RE. Обычно Rк1 > Rк2, поэтому Iк1 < Iк2 и, следовательно, U*RE < URE. В связи с этим новое состояние сохранится даже тогда, когда входное напряжение Ux уменьшится отно-сительно того значения Ux1 ≈ URE + U*бэ, называемого порогом срабаты-вания, при котором произошло опрокидывание триггера Шмитта. Когда входной сигнал уменьшится настолько, что транзистор VT1 не будет удерживаться в насыщении (при UX2 ≈ U*RE + U**бэ, где напряжение насыщения, германиевого транзистора U**бэ ≈ 0,3 В, а для кремниевого 0,7 В), начнется лавинообразный обратный процесс восстановления, т. е. отпускание схемы. Значение Ux2 называеться порогом отпускания. Разность между порогом срабатывания и порогом отпускания определяет ширину гистерезиса схемы. (см. рис. 2.1,б). Следовательно порог срабатывания Ux1 определяется падением напря-жения на RE, создаваемым током открытого транзистора VT2, а порог отпускания – падением напряжения U*RE на RE, создаваемым током откры-того транзистора VT1. Увеличивая отношение RE/(RE + Rк2), можно увеличить порог срабаты-вания и гистерезис схемы, а увеличивая коэффициент деления коллекторно – базовой связи R2, R1 – приблизить порог отпускания к порогу срабатывания. Для ускорения опрокидывания схемы параллельно R1 часто ставят форсирующий (дифференциирующий) конденсатор. Точная подборка порога срабатывания ТШ достигается путем подборки сопротивления RE или корректировка R3. Имеется большое разнообразие схем ТШ. Для повышения входного сопротивления ТШ в качестве ТШ испоьзуется полевой транзистор. Заменив RE на стабилитрон или стабистор, можно получить ТШ с повы-шенной термостабильностью порогов и уменьшенным гистерезисом. В расчетно – графическом задании предлагается выполнить расчет элементов классического ТШ, выполняемый при известных значениях напряжения питания Е, порога срабатывания Uсраб = Uх1, порога отпускания Uотп = Ux2, коэффициента передачи тока маломощных транзисторов β1, β2 и токах насыщения Iнас1, Iнас2. Iнас = (3…10) мА. При этом соблюдается соотношение Iнас1 < Iнас2. |