3. Числовые параметры нэ в цепях

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В общем случае к НЭ может быть приложено напряжение U(t), включающее постоянную составляющую U₀ (такое напряжение называют смещением) и переменную составляющую ∆U(t) т.е.:

(18.5)

Точка “а” на ВАХ НЭ (рис.18.3, а), определяемая напряжением смещения, называется рабочей точкой. Координаты рабочей точки “а” определяются значением напряжения U₀ и тока I₀, при этом ток I₀ называют током покоя или током в рабочей точке.

При воздействии на НЭ напряжения (18.5) пользоваться понятием статического сопротивления нельзя. Вместо него применяют понятие динамического (дифференциального) сопротивления, учитывающего приращения тока и напряжения в рабочей точке НЭ:

(18.6)

Дифференциальное сопротивление можно определить графически, как тангенс угла β между касательной к точке “а” ВАХ и осью абсцисс (рис. 18.3, б):

,

где m_U, m_i – масштабные коэффициенты осей.

Величина, обратная R_диф, имеет размерность проводимости и характеризует крутизну S

(18.7)

В общем случае и в разных точках ВАХ различны.

Пример:

Определить статическое и дифференциальное сопротивления НЭ для точки а его ВАХ на рис. 18.3, а, если ∆U = 10 В, ∆I = 2 мА.

Решение:

Аналогично R_диф можно ввести понятие дифференциальной индуктивности и дифференциальной емкости .

Когда приращения ∆U(t) в рабочей точке ВАХ НЭ существенны, т.е. ∆U>>dU, пользуются понятием средних параметров, в частности, средней крутизны. Как правило, средней крутизной пользуются при гармоническом воздействии. В этом случае выходной ток будет содержать ряд гармоник. Во многих случаях требуемый выходной эффект создается лишь током вполне определенной гармоники I_mk. Тогда

. (18.8)

Если R_диф определяется на падающем участке ВАХ (рис. 18.3, в), то оно принимает отрицательное значение. Но в этом случае энергия, потребляемая по переменному току, также отрицательна:

.

Физически это означает, что на падающем участке ВАХ НЭ не потребляет энергию, а отдает ее, являясь источником. (Такие ВАХ имеют туннельный диод и тиристор).

Лекция 19. Методы анализа нэц переменного тока

1. Общая характеристика методов анализа

Все методы анализа НЭЦ переменного тока можно разделить на две большие группы: аналитическую и графическую. Аналитические методы позволяют проводить анализ в общем виде. Графические дают решения для частных значений параметров.

Недостатком аналитических методов является необходимость применения аппроксимации ВАХ, а это неизбежно связано с некоторой погрешностью.

Наиболее широко распространены следующие методы анализа НЭЦ переменного тока:

– графический;

– аналитический;

– графоаналитический;

– с помощью линейных схем замещения;

– с применением ЭВМ.

Рассмотрим каждый из этих методов при воздействии на НЭ гармонического колебания малой и большой амплитуды. Принципиально важным для анализа является режим работы НЭ. В зависимости от выбора рабочей точки на ВАХ НЭ различают два режима:

– без отсечки тока;

– с отсечкой тока.

Работа без отсечки тока предполагает протекание тока в выходной цепи НЭ в течение всего периода воздействия гармонического колебания. Это возможно, если рабочая точка находится в середине линейного участка ВАХ, а рабочая область определяется амплитудой воздействия – Um (рис. 19.1.).

Работа с отсечкой тока предполагает наличие интервалов времени, в течении которых ток в выходной цепи НЭ отсутствует. Он приобретает вид последовательных импульсов.