Полупроводниковые приборы Электропроводность полупроводников (стр. 9 )

       Т. к. для каждого звена входное напряжение является выходным напряжением предыдущего звена, общий коэффициент сглаживания пульсаций многозвеньевого фильтра равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев:

ксг= ксг1* ксг2*…*ксгп

Если все коэффициенты одинаковы, то  ксг= , где п – число звеньев.

Для данного фильтра  ксг= ксгС* ксгГ, где

ксгС - коэффициент сглаживания конденсатора

ксгГ  - коэффициент сглаживания Г – образного фильтра.

Перед расчетом фильтра необходимо задаться значением конденсатора С1, тогда  по формуле  kсг=mwCRn*10-6 находим  kсгС.

По заданному значению  kсг  определяем коэффициент сглаживания Г – образного фильтра.

  Затем вычисляем значение 

Задаемся значением величины С2 = (1 – 2)С1 и находим L 

Стабилизаторы напряжения

Общие сведения

       Изменение напряжения на входе выпрямителя и изменение сопротивления нагрузки приводят к отклонению выпрямленного напряжения от номинального значения. Для того, чтобы избежать данные явления применяются стабилизаторы. Стабилизатор напряжения поддерживает стабильное напряжение  на нагрузке при изменении  напряжения сети и сопротивления нагрузки в определенных пределах.

       Основной параметр стабилизатора – коэффициент стабилизации, равный отношению относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на  выходе стабилизатора

       , где

        = Uвх мах-Uвх min

= Uвых мах-Uвых min

Uвхн, Uвых н – номинальное значение напряжения на входе и выходе стабилизатора.

Выходное сопротивление стабилизатора – это отношение изменения напряжения  на выходе стабилизатора к вызвавшему его изменению тока нагрузки при постоянном входном напряжении, а также при неизменных других дестабилизирующих факторах.

Знак «-» показывает, что с увеличением тока нагрузки выходное напряжение уменьшается, и наоборот.

Компенсационные стабилизаторы.

       Если входное напряжение повышается, то возникает увеличение тока в цепи R1  и R2 и ⇒ падения напряжения U2 на резисторе R2.  U2 действует с опорным напряжением Uст в цепи эмиттер – база транзистора VT2. Поэтому, повышение напряжения U2 приводит к уменьшению тока в цепи эмиттер – коллектор VT2, и соответственно падения напряжения на R4. Это вызывает уменьшение разности потенциалов между базой и эмиттером, т. е. увеличение сопротивления постоянному току цепи коллектор – эмиттер транзистора VT1. Это приводит к уменьшению падения напряжения на транзисторе VT1, при неизмененном выходном напряжении стабилизатора.

       При возрастании тока нагрузки уменьшается падение напряжения на R1, ток коллектора транзистора VT2 и падение напряжения на R4, что обуславливает увеличение разности потенциалов между базой и эмиттером транзистора VT1 и уменьшение сопротивления цепи коллектор – эмиттер транзистора VT1. Поэтому выходное напряжение стабилизатора почти постоянно.

       Коэффициент стабилизации кст≥100, выходное сопротивление Rвых≤1,Ом. R1 выбирают переменным. Для повышения кст на вход усилительного транзистора VT2подается напряжение через сопротивление R5.

Параметрические стабилизаторы

В них выходное напряжение практически неизменно при изменении входного напряжения или сопротивление нагрузки за счет перераспределения тока и напряжения между элементами схемы. Здесь обязательно используются нелинейные элементы. Обобщенная схема с линейным R1 и нелинейным R2. 

       Из вольт – амперных характеристик видно, что при изменении в сравнительно больших пределах входного напряжение  выходное напряжение, снимаемое  с нелинейного элемента, изменяется незначительно, т. к. большая часть приращения входного напряжения падает на линейном элементе, характеристика которого проходит более круто.

Компенсационные стабилизаторы на полупроводниковых стабилитронах.

       Здесь последовательно со стабилитроном включен термистр. Т. к. п/п стабилитрон обладает положительным температурным коэффициентом, а термистр – отрицательным, при включении достигается температурная компенсация изменений выходного напряжения. Для этой цели вместо термистора иногда включают п/п диод с отрицательным температурным коэффициентом.

Мостовые схемы с п/п стабилитронами

Здесь входное напряжение подается на одну диагональ моста, а снимается со второй. Коэффициент стабилизации значительно выше, чем в обыкновенных схемах. Этим и объясняются основные преимущества всех мостовых схем.

Стабилизаторы тока

       Приборы для преобразования тока называются бареттерами и поддерживают величину тока постоянной при изменении напряжения.

       Состоит из вольфрамовой или стальной нити с положительным температурным коэффициентом, помещенной в стеклянный баллон с водородом. Концы нити выведены на цоколь. Применяется для стабилизации тока накала электронных ламп и устанавливается последовательно с ними.

       Избыток напряжения гасится на бареттере.

       Когда ток проходит по нити накаливания, нить нагревается и ее сопротивление увеличивается, тем самым понижается напряжение. Аналогично происходит, если ток падает. Кривую работы бареттера можно изобразить следующим образом.

Основные параметры бареттера:

номинальный ток бареттирования  Iб (с точностью до +-5%); пределы бареттирования Uminб Umaxб

При стабилизации больших токов, бареттеры устанавливаются параллельно. Для выбора данного прибора необходимо помнить два условия

1. , где  U – напряжение источника питания,  Un – напряжение накала лампы, включенной в цепь бареттера.

2. Ibn = In1+In2+In3 -  суммарный ток  накала всех ламп, включенных параллельно.

В следствии большой инерционности нити накаливания, прибор не реагирует на кратковременные изменения тока в цепи.

       Аналогично работают п/п бареттеры.

Электронные генераторы

Общие понятия и определения

Электронный генератор гармонических колебаний – это устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний синусоидальной формы требуемой частоты и мощности.

       Используются в приборах для контроля состава вещества и качества различных веществ, установках для в/ч нагрева металлов, сушки и сварки диэлектриков, химической обработки изделий и т. д. Они являются одной из составных частей измерительных приборов и автоматических систем.

       Классификация данного оборудования осуществляется по ряду признаков, основными является частота и способ возбуждения:

В зависимости от частоты – низкочастотные (0,01-100КГц), высокочастотные (0,1-100 МГц), сверхвысокочастотные (свыше 100 МГц); По способу возбуждения: с независимым внешним возбуждением, самовозбуждением (автогенераторы).

Примечание: генераторы типа 2а по существу являются усилителями мощности с соответствующим частотным диапазоном, на вход которого подаются электрические сигналы от автогенераторов.

В соответствии с характером преобразования энергии одного типа в другой: электрические, электромеханические.

В электрических происходит преобразование энергии постоянного тока в энергию в/ч колебаний (ламповые, трансформаторные, электронные)

       В электромеханических частота колебаний определяется частотой собственных колебаний механического элемента, возбуждаемого с помощью электронных схем (пьезоэлектрические, магнитострикционные)

Автогенераторы.

Автогенератор состоит из нелинейного элемента (нелинейный резонансный усилитель, в который входит колебательный контур) и цепь положительной обратной связи.

       В автогенераторе регулирование поступления или расхода энергии происходит только под воздействием внутренних процессов в нем. При этом изменяется режим нелинейного элемента, что приводит к изменению количества энергии источников питания, преобразуемой в энергию колебательного процесса.

Условие самовозбуждения генератора

состоит из усилителя с коэффициентом усиления к и звена обратной связи с коэффициентом обратной связи в. Эти коэффициенты  являются комплексными числами, зависящими от частоты. Если входное и выходное напряжения синусоидальны, то стационарный устойчивый режим в автогенераторе при амплитудах входного и выходного напряжений имеют неизменные значения, возможен только в случае условия самовозбуждения  к*в = 1 – это равенство называется условием баланса амплитуд. Для получения стационарных устойчивых колебаний в автогенераторе данное условие должно удовлетворять соотношению