2. Двухполупериодная схема выпрямления. Работа схемы, параметры, достоинства и недостатки.

2.1 Двухполупериодная схема выпрямления.

2.2 Работа схемы, параметры, достоинства и недостатки.

Основные характеристики различных схем выпрямления.

Тип схемы	Uобр	I макс	I 2	U 2	C 0 *	U C0
Однополупериодная	3 U0	7 I 0	2 I 0	0,75U0	60 I 0/U0	1,2U0
Двухполупериодная	3 U0	3,5 I 0	I 0	0,75U0	30 I 0/U0	1,2U0

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора(или одну со средней точкой). Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде - с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали. [6]

3. Три схемы включения транзисторов. Дать их сравнительную оценку по величинам Rвх и Rвых, коэффициентов усиления по току, напряжению и мощности.

Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Основные схемы включения называются схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

3.1 Схема с общим эмиттером (ОЭ). Такая схема изображена на рисунке 1. Эта схема является наиболее распространенной, т. к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис. 1 - Схема включения транзистора с общим эмиттером

Услительные свойства транзистора характеризует один из главных его параметров - статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току бывает равен десяткам или сотням. Коэффициент усиления каскада по напряжению k_u равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Коэффициент усиления каскада по мощности равен сотням, тысячам, а иногда десяткам тысяч. Важной характеристикой является входное сопротивление R_вх, и составляет обычно от сотен Ом до еденицкилоом. Входное сопротивление транзистора при включении по схеме ОЭ, как видно, получается сравнительно небольшим, что является существенным недостатком. Важно также отметить, что каскад по схеме ОЭ переворачивает фазу напряжения на 180°

К достоинствам схемы ОЭ можно отнести удобство питания ее от одного источника, поскольку на базу и коллектор подаются питающие напряжения одного знака. К недостаткам относят худшие частотные и температурные свойства (например,в сравнении со схемой ОБ). С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается. К тому же, каскад по схеме ОЭ при усилении вносит значительные искажения.

3.2 Схема с общей базой (ОБ). Схема ОБ изображена на рисунке 2.

Рис. 2 - Схема включения транзистора с общей базой

Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется она не так часто, как схема ОЭ.

Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное сопротивление схемы ОБ десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.

3.3 Схема с общим коллектором (ОК). Схема включения с общим коллектором показана на рисунке 3. Такая схема чаще называется эмиттерным повторителем.

Рис. 3 - Схема включения транзистора с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен k_i, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным - потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки килоом), а выходное - сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы. [6]

Задача №1.

В цепи со смешанным соединением сопротивлений (рисунок 1) I1=5 A, R1=19 Ом, R2=70 Ом, R3=30 Ом, R4= 60 Ом, R5=5 Ом, rо=1 Ом, U6=U_BC=20 B.

Вычислить токи, напряжения и мощности каждого участка и всей цепи, найти значение сопротивления R5, определить э.д.с. Е цепи. Составить баланс мощностей.

Решение:

Определяем ток, протекающий через резистор R₆, т.е. на разветвлённом участке ВС:

I₆=U₆/R₆=20/5=4 A.

Следовательно, находим ток протекающий через резисторы R₂ и R₃ так как ток всей цепи равен I₁ отсюда следует:

I_2,3=I₁- I₆=5-4=1 A.

Таким образом, I_2,3 создаёт падение напряжения на R₂ и R₃ тогда:

U₂=I₂*R₂=1*70=70 B;

U₃=I₃*R₃=1*30=30 B.

Резисторы R₂ и R₃ соединены последовательно и подключены к точкам

А и С цепи. Тогда падение напряжения на участке АС:

U_АС=U₂+U₃=70+30=100 B.

Отсюда найдём падение напряжения на участке АВ:

U_АВ=U₄=UАС-U_ВС=100-20=80 В.

Для определения токов I₂,I₃,I₄ воспользуемся законом Ома:

I₂=U₂/R₂=70/70=1 A;

I₃=U₃/R₃=30/30=1 A;

I₄=U₄/R₄=80/60=1,34 A.

Тогда находим ток I₅ на разветвлённой ветви:

I₅=I₆-I₄=4-1,34=2,66 A.

Правильность полученных результатов подтверждается первым законом Кирхгофа в точке А также в точке С так как по условию ток I₁=5 А и равен току всей цепи отсюда следует:

A=I₁+(-I_2,3)+(-I₄)+(-I₅)=5+(-1)+(-1,34)+(-2,66)=5-5=0 A;

т.к I₁=I₀=5 A:

C=I_2,3+I₆-I₀=1+4-5=0 A.

Находим R₅ по закону Ома:

R₅=U₅/I₅=80/2,66=29,96=30 Oм.

Определяем падение напряжения на сопротивлениях R₁ и R₀:

U₁=R₁*I₁=19*5=95 В;

U₀=R₀*I₀=1*5=5 В.

Отсюда определяем э.д.с. Е цепи:

Е=U₀+U₁+U_AC=5+95+100=200 В.

По закону Ома определяем мощность на каждом участке:

P₀=U₀*I₀=5*5=25 Вт;

P₁=U₁*I₁=95*5=475 Вт;

P₂=U₂*I₂=70*1=70 Вт;

P₃=U₃*I₃=30*1=30 Вт;

P₄=U₄*I₄=80*1,34=107,2 Вт;

P₅=U₅*I₅=80*2,66=212,8 Вт;

P₆=U₆*I₆=20*4=80 Вт.

Составим баланс мощностей:

Мощность сети: P=E*I=200*5=1000 Вт.

P=P₀+P₁+P₂+P₃+P₄+P₅+P₆=25+475+70+30+107,2+212,8+80=1000 Вт.

Ответ: R₅=30 Ом; Е=200 В; Р=1000 Вт. [5]

Задача №2. Определить КПД усилителя низкой частоты (УНЧ), если мощность в нагрузке 0,3 Вт; мощность, рассеиваемая в транзисторе, 100 мВт; мощность, рассеиваемая в остальных цепях усилителя, 30 мВт.