книги / Электрические аппараты. Общий курс

Для запирания этого транзистора необходимо соблю­ стиусловие

---^эк.н + U3 ^ Е У'0.

По мере увеличения положительного сигнала Еу на­ пряжение t/oK.ri по модулю уменьшается. При опреде­ ленном значении Еу соблюдается условие закрытия вто­ рого транзистора и ток в нагрузке становится равным нулю.

Схема рис. 13-11, б обладает тем недостатком, что транзистор Т2 требует отдельного запирающего источ­ ника.

Более удобна схема рис. 13-11, а. Здесь необходимое запирающее напряжение получается от общего для мно­ гих транзисторов напряжения Еб. Ток от источника -\-Еб, протекая по резисторам R2 и /?3, создает на них падения напряжения. Напряжение на /?3 является запирающим для транзистора Т2.

Если транзистор Т\ находится в состоянии О, ток,

уменьшению коэффициента усиления каскада в отноше­ нии R J (R i+ R 3) [Л. 13-4].

Этот недостаток можно практически устранить, если вместо резистора /?3 поставить стабилитрон Д [Л. 13-4]. При полном насыщении транзистора Т\ ток от источника смещения + £ б , проходя через диод Д и транзистор Гь создает на диоде падение напряжения, достаточное для полного закрытия Т2. При отсечке транзистора Т\ через диод Д проходит ток, открывающий триод Т2. Из-за сни­ жения сопротивления диода при большом токе падение напряжения остается небольшим (доли вольта).

является то, что приращение потенциала базы транзисто­ ра Т\ вызывает одинаковое по знаку и усиленное по вели­ чине приращение потенциала на коллекторе Т2. Это по­ зволяет получить положительную обратную связь путем соединения этих точек резистором обратной связи R0. с

(рис. 13-12). Путь тока обратной связи показан на этом рисунке пунктирной линией. Ток базы foi равен:

foi = —■fo + Н е­

положительный ток сигнала fo закрывает транзистор Ть а ток обратной связи, вытекающий из базы этого транзистора, наоборот, стремится открыть этот тран­ зистор.

Рис. 13-12. Двухкаскадный транзисторный усилитель с положитель­ ной обратной связью.

Зависимость коллекторного тока транзистора Т\ и то­

усилитель находится в режиме непрерывного управления (рис. 13-13,а). Переход транзистора Т2 из состояния Н 2 в состояние 0 2 происходит при изменении тока управле­ ния от foi до iy2. Соответствующие токи коллектора тран­ зистора Ti равны / К1н2 и / кю2- В зоне АА оба транзистора находятся в активном состоянии. В этой зоне при увели­ чении по модулю отрицательного сигнала управления

—iy транзистор Т\ открывается, а транзистор Т2, наобо­ рот, закрывается. При этом отрицательный потенциал коллектора транзистора Т2 возрастает.

При наличии обратной связи процесс протекает таким образом: с увеличением отрицательного тока управления до значения —foi транзистор Т2 находится в состоянии Н2. Напряжение UQV2 мало и ток обратной связи практичес­

Ток / о.с достигает максимального значения и примерно равен! io.c ~ /о.с — Ец/Ro.с Ro.c

При дальнейшем увеличении отрицательного сигнала процесс идет по прямой 0 2# ь параллельной Н2(Н {), так как ток / 0.с не меняется. При уменьшении модуля £у про­ цесс идет в обратном порядке по ломаной (/ / i ) # i 0 2# 20 j . Для получения точки 0 2 на iKi(iy) из точки (0 2) прово­ дим прямую, параллельную оси £у, и на ней откладываем

транзисторе Т\ и уменьшения тока в транзисторе Т2. По­ лучается релейный режим усилителя.

При /?0.с=Ло.с.1ф зависимость входных и выходных величин показана на рис. 13-13,5 и е. При сигнале —iy\ ток kl возрастает скачком до / кюг, а ток нагрузки пада­ ет до тока отсечки. Транзистор Т2 закрывается. Ток об­ ратной связи максимален. При дальнейшем возрастании модуля тока iy процесс в транзисторе Ti идет по прямой 0 2/ / ь параллельной H2(H\). Для надежной работы со­ противление Яо.с берется меньше /?0.с.кр. В этом случае

ток нагрузки iu падает по пунктирной линии Н2К, а ток iK\ возрастает до тока насыщения / клц. При обратном из­ менении тока управления процесс протекает следующим

обеспечивает условия отсечки транзистора Т2. При даль­ нейшем небольшом увеличении тока iy процесс в Т2 идет по ломаной 0 2Н2М, а в Т\ — по ломаной 0 2Н2М. Из-за неустойчивости режима практически ток iKi падает до

петли А/ равна:

А/ = /уз iyi — £уз + Kyil•

Для получения релейного режима необходимо, чтобы сопротивление резистора обратной связи R0.с было мень-

противление), то Яо.с.кр стремится к нулю. Так как нера­ венство (13-18) соблюсти невозможно, то релейный ре­ жим осуществить нельзя. Для получения релейного режи­ ма в данной схеме источник сигнала должен иметь боль­

13-4. Влияние параметров схемы на характеристики полупроводниковых реле

а) Сопротивление обратной связи Д0.с- В состоянии срабатывания транзистор Т2 насыщен, напряжение Uэк.н2 мало и ток io.c= 0. Поэтому при изменении сопро­ тивления Яо.с ток управления отпускания /° остается не­

=£к/Яо.с(#и</?о.с). При уменьшении сопротивления Ro.c ток обратной связи возрастает.

Ток базы транзистора Тх при срабатывании равен:

(13-20)

Ток i*{ является неизменной величиной. При умень­ шении jRo.c возрастает ток / 0.с, что ведет к увеличению

тока i° согласно (13-20). Релейная петля при этом рас­ ширяется.

При возрастании R0.c ток обратной связи уменьшает­ ся и при большом значении R0.с ток i° может даже из­

менить знак ( i'< ;0 ) . При малом R0.о усилитель перехо­ дит в режим самоблокировки (рис. 13-13, з). Согласно

[Л. 13-4] для обеспечения режима самоблокировки со­ противление Ro.c должно быть равно:

б) Сопротивление источника управления Яу. Умень­ шение Яу приводит к уменьшению э.д. с. срабатывания, отпускания и переключения. Ширина релейной петли уменьшается, и при Яу— Яу.кр релейный режим исчеза­ ет [Л. 1-9]:

пей коллекторов и баз транзисторов используется общий источник питания. Деление напряжения производится

и 1у.п изменяются примерно пропорционально этому на­ пряжению. При некотором достаточно малом значении Ек (по сравнению с номинальным) может происходить ложное срабатывание реле. Пусть данное реле при но­ минальном напряжении питания находится в отпущен­ ном состоянии и Яо.с<Я;.с.кр — рис. 13-13,з. При уменьшении напряжения питания /£ будет уменьшаться,

пока не достигнет нулевого значения.

Поскольку к цепи базы транзистора Ti приложен ну­ левой сигнал управления, то произойдет самопроизволь­ ное срабатывание реле. Если напряжение питания снова поднимется до.номинального значения, то реле все рав­ но останется в положении срабатывания.

Для того чтобы предотвратить ложное срабатывание, должно удовлетворяться неравенство для самого низко­ го значения питающего напряжения [Л. 13-4]:

Зависимость э. д. с. срабатывания и отпускания от напряжения питания представлена на рис. 13-14, в. При напряжении 7 В происходит ложное срабатывание реле.

г) Сопротивление нагрузки Ян- В состоянии отпуска­ ния реле транзистор Г2 находится в состоянии О и ток обратной связи определяется сопротивлениями R0.с и Ян. Поскольку Яо.с»Ян, то Ян не оказывает влияния на ток обратной связи / 0.с, а следовательно, и на ток сра­ батывания /®.

В состоянии срабатывания через Rn протекает ток нагрузки, равный I n = E K/RH: Транзистор Т2 насыщен. При увеличении Rn уменьшается ток / к.Н2= /н . При этом уменьшается и ток базы *б2=^к.н2/Р2, создающий насы­ щение транзистора Т2. Для того чтобы создать токТб.нг, необходимо большее открытие транзистора Ти что тре­ бует увеличения тока базы ь а следовательно, увеличе­ ния отрицательного напряжения отпускания Æ y j^ c O ) .

Таким образом, при увеличении сопротивления на­ грузки Ян напряжение срабатывания Е * не меняется,

а напряжение отпускания Е° возрастает (по модулю). На рис. 13-14, г представлена зависимость э. д. с. Е®

иот (^к/Ян) при Ек= const.

На работу реле значительное влияние оказывает разброс параметров транзисторов, что необходимо иметь в виду при расчете схемы. Этот вопрос подробно рас­ смотрен в [Л. 13-4]. При надлежащем выборе парамет­ ров схемы и стабилизации источника питания (± 10% ) удается получить надежно работающее реле.

Температурный сдвиг входной характеристики тран­ зистора составляет примерно —2 мВ/°С. При этом изме­

и отпускания.

Рассмотренная нами схема получила название бесконтактного реле с коллекторной обратной связью. Источник сигнала для этого реле должен обладать большим внутренним сопротивлением

Яу^/'эбЬ Можно осуществить бесконтактное реле, применив положитель­

ную обратную связь в цепи эмиттера. Такие реле могут работать от источника сигнала с низким внутренним сопротивлением Яу. Одна­ ко эта схема имеет меньшую максимальную выходную мощность,, чем схема с коллекторной связью (при прочих одинаковых усло­ виях).

Возможна схема, в которой положительная обратная связь соз­ дается за счет коллекторной и эмиттерной связи одновременно (ком­ бинированная связь). Такая схема некритична к сопротивлению источника сигнала.

Полупроводниковые реле нашли очень широкое применение как релейный измерительный элемент «Логика Т», в схемах автомати­ ческого управления [Л. 13-11], как усилители мощности в режиме переключения [Л. 13-12], как составная часть реле времени [Л. 13-4], датчиков и др.

13-5. Логические элементы

Автоматическое управление электроприводом или каким-либо процессом осуществляется элементами, кото­ рые взаимодействуют друг с другом и с управляемым

объектом в определенной зависимости. Общая схема

более сложной частью системы автоматического управ­ ления. Она предназначена для преобразования сигнала командных органов и датчиков в выходные сигналы в соответствии с заданной программой. Сигналы из логи-

Рис. 13-15. Структурная схема системы автоматического управления.

ческой части подаются в усилительные, а затем исполни­ тельные органы.

В большом числе случаев схемы автоматики работают на дискретных сигналах, т. е. либо на вход аппарата подается сигнал, значение которого достаточно для срабатывания аппарата, либо на вход аппарата не пода­ ется сигнал или подается малый сигнал, недостаточный для срабатывания. Для математического отображения этого процесса очень удобна двоичная система. В первом случае говорят о том, что в аппарат подана 1, во вто­ ром — 0.

Логическая часть дискретной системы управления состоит из элементов дискретного действия, которые или выдают на выходе сигнал (появляется 1), или снимают сигнал с выхода (появляется 0) в зависимости от того, какие сигналы подаются на вход. Функции, выполняемые логическими элементами, и их релейные эквиваленты представлены в табл. 13-4.

Допустим, необходимо, чтобы логический элемент вы­ дал сигнал при условии, что на вход будут одновременно поданы три входных сигнала. Эту функцию выполняет элемент И (табл. 13-4).

Для срабатывания элемента необходимо подать сиг­ налы (напряжения) на обмотки реле а\—а3, которые при этом замкнут свои контакты, изображенные в таблице, и подадут напряжение на обмотку электромагнита X. Вы­ ходной сигнал появится после замыкания контакта х.