Пьезоэлектричество
Пьезоэлектричество - электрический заряд, который накапливается в определенных твердых материалах (например, кристаллах, некоторых керамических, а также биологических веществах, таких как кость, ДНК и различные белки) в ответ на приложенное механическое напряжение. Пьезоэлектричество, данное слово означает электричество, возникающее в результате давления и скрытого тепла.
Пьезоэлектрический эффект напрямую является результатом линейного электромеханического взаимодействия между электрическим и механическим состояниями в кристаллических материалах без инверсионной симметрии. Пьезоэлектрический эффект является обратимым процессом. Материалы, которые демонстрируют пьезоэлектрический эффект (внутреннее генерирование электрического заряда в результате приложенной механической силы), также демонстрируют обратный пьезоэлектрический эффект, внутреннее генерирование механической деформации в результате приложенного электрического поля. Например кристаллы титаната, цирконата свинца способны генерировать измеримое пьезоэлектричество, когда их статическая структура деформируется примерно на 0,1% от первоначального размера. Работает это и в другую сторону, те же самые кристаллы изменят примерно 0,1% своего статического размера, когда к материалу приложено внешнее электрическое поле (Рисунок 8). Обратный пьезоэлектрический эффект обычно используется при создании ультразвуковых звуковых волн.
Рисунок 8 - Пьезоэлектрический диск при деформации генерирует напряжение
Стабилитрон 2СП301А
Семейство стабилитронов с напряжениями стабилизации от 2,4 до 100 В и мощностью до 1 Вт в корпусах для навесного и поверхностного монтажа, в том числе металлокерамических»
Значения электрических параметров стабилитронов в соответствии с п.3.2.2 технического задания на ОКР от 18.11.2016 г. [9] Фото стабилитрона 2СП301А показано ниже на рисунке 9.
Основные характеристики
Iстmax = 8…13мА
Uст = 6,1В
αUст = 0,002 %/оС
Iст = 7,5мА
Iстmin = 0,5мА
Рисунок 9 – стабилитрон 2СП301А
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАТЫ 2.1 Принцип работы схемы
Схема LTZ1000 состоит из стабилитрона, двух транзисторов и печи(резистор) (все компоненты встроены в один и тот же корпус кристалла LTZ1000). Внешние резисторы, фильтрующий конденсатор и операционный усилитель используются для обеспечения сигнала смещения и компенсации. Схема секции показана ниже (рисунок 10).
Во время включения, операционный усилитель пытается установить нулевое напряжение база-коллектор транзистора. При этом он передает ток для обратного смещения стабилитрона. Стабилитрон в этом случае действует как переменный резистор, который регулирует свое сопротивление, чтобы всегда на нем падало напряжение около 6,5 В постоянного тока. Из-за контура обратной связи операционный усилитель устанавливает напряжение коллектора транзистора, равное анодному напряжению на стабилитроне, и при этом прикладывает напряжение к резистору R2. Затем через R2 протекает небольшой ток, такой что I = V/R2. Для типичного R2 на 70 кОм ток коллектора составляет всего около 100 мкА. Входное сопротивление операционного усилителя очень велико, поэтому почти весь ток протекает через транзистор (при этом переменные составляющие замыкаются на землю через небольшой байпасный конденсатор), и когда он протекает через переход база-эмиттер, переход действует как диод с прямым смещением, на котором падает
600 мВ постоянного тока. Результирующее общее опорное напряжение определяется как V + 600 мВ = 7,1 В. Напряжение на переходе база-эмиттер также является напряжением на R1, а с учетом его сопротивления ток равен примерно 5 мА постоянного тока. Этот ток проходит через сам стабилитрон, и, таким образом, R1 устанавливает ток смещения стабилитрона. Шум уменьшается с увеличением токов смещения, но срок службы стабилитрона уменьшается, а также увеличивается долговременный дрейф, поэтому 5 мА является хорошим оптимальным значением. В некоторых модулях для большей стабильности используются даже более низкие токи.
Байпасный конденсатор является накопительным компонентом для подачи энергии на локальное устройство, что делает выход стабилизатора напряжения равномерным и снижает потребность в нагрузке.
Рисунок 10 – Схема источника опорного напряжения на LTZ1000
|
Скачать 4.89 Mb.