Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах. Операционный усилитель. Схемы усилителей переменного тока на операционных усилителях.
Дифференциальный усилитель- электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу.
Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.
Операционный усилитель- модульный многоканальный усилитель с дифференциальным входом и единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления и по своим характеристикам приближающийся к идеальному усилителю.
Инвертирующий усилитель. Наиболее популярная и часто встречающаяся схема усилителя на ОУ. Входной сигнал подается на инвертирующий вход, а неинвертирующий вход подключается к общему проводу.
Коэффициент усиления определяется соотношением резисторов R1 и R2 и считается по формуле: K= - R2/R1
Неинвертирующий усилитель.- основное отличие от инвертирующего усилителя заключается в повышенном входном сопротивлении. K= 1 +R2/R1
12. Основные зависимости и характеристики однофазного неуправляемого однополупериодного выпрямителя. Принципиальная электрическая схема. Диаграммы токов и напряжений при работе на активную нагрузку.
Однофазный неуправляемый однополупериодный выпрямитель - выпрямительное устройство предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.
На интервале времени [ 0 ; T/2] полупроводниковый диод выпрямителя смещен в прямом направлении и напряжение, а следовательно, и ток в нагрузочном резисторе повторяют форму входного сигнала. На интервале [ T/2; T] диод смещен в обратном направлении и напряжение (ток) на нагрузке равно нулю.
Отношение среднего
значения выпрямленного напряжения
Uн.ср
к действующему значению входного
переменного напряжения Uвх.д
называется коэффициентом
выпрямления
( Kвып)
Коэффициент пульсаций – величина, равная отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения. (Kп =Uпульс.max01/Uн.ср) Однополупериодное выпрямление имеет низкую эффективность из-за высокой пульсации выпрямленного напряжения. Для снижения уровня пульсаций на выходе выпрямителя включаются разнообразные индуктивно-емкостные фильтры. Наличие конденсаторов и индуктивностей в цепи нагрузки оказывает значительное влияние на работу выпрямителя. В маломощных выпрямителях обычно применяют простейший емкостный фильтр, который представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке. Обычно, емкость конденсатора фильтра выбирают такой, чтобы его реактивное сопротивление было намного меньше сопротивления нагрузки. В этом случае пульсации напряжения на нагрузке малы и допустимо предполагать, что это напряжение постоянно.
Еще один отрицательный аспект однополупериодного выпрямления связан с неэффективным использованием силового трансформатора, с которого берется переменное напряжение. Это обусловлено тем, что в токе вторичной обмотки трансформатора существует постоянная составляющая, равная среднему значению выпрямленного тока. Такая составляющая не трансформируется.
Максимальное обратное напряжение на диоде: Uобр. max = Uвх. max.
Дополнительный минус однополупериодного выпрямления состоит в наличии участка стабильного тока, что также снижает эффективность использования трансформатора по мощности. Максимальный коэффициент использования трансформатора по мощности для такой схемы не превышает Kтр. P = 0,48(примерно).
Среднее значение напряжения на нагрузочном резисторе равно: Uн. ср = Uвх. max / Пи.
Среднее значение тока нагрузки равно: I н. ср = I max / Пи.
Действующее значение тока нагрузки: Iн. д = I max / 2.
Среднее значение выпрямленного напряжения: Uср = 0,45 Uвх
Действующее значение входного напряжения: Uвх = 2,22Uср
Среднее значение выпрямленного тока: Iср = 0,45 Uвх/ Rн
Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора: I2= 1,57 Iср
13. Основные зависимости и характеристики однофазного неуправляемого двухполупериодного выпрямителя со средним выводом трансформатора. Принципиальная электрическая схема. Диаграммы токов и напряжений при работе на активную нагрузку.
Пунктиром показано
напряжение на входе второго диода. Как
видно из графиков, во время первого
полупериода первый диод открыт и на
нагрузке создается падение напряжения.
Во время второго полупериода первый
диод закрывается, поскольку оказывается
включенным в обратном направлении, а
второй, наоборот, открывается и на
нагрузке снова выделяется положительная
полуволна. На схеме плюсами и минусами
обозначено действие полуволн переменного
тока.
Для такой схемы характерны следующие параметры:
Среднее значение выпрямленного напряжения- Uср = 0.9Uвх ;
Действующее значение входного напряжения- Uвх = 1.11Uср;
Среднее значение выпрямленного тока- Iср = 0.9Uвх/Rн;
Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора- I2 = 0.78 Iср;
Коэффициент пульсаций: P = 0,67 – величина, равная отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения. (Kп =Uпульс.max01/Uн.ср)
Достоинства: удвоенные значения Uср и Iср, вдвое меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодной схемой.
Недостатки: наличие трансформатора с двумя симметричными обмотками (что увеличивает его массогабаритные показатели). К тому же на диодах удвоенное обратное напряжение.
14. Основные зависимости и характеристики однофазного неуправляемого двухполупериодного выпрямителя по мостовой схеме. Принципиальная электрическая схема. Диаграммы токов и напряжений при работе на активную нагрузку.
Состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме
Для такой схемы характерны следующие параметры:
Среднее значение выпрямленного напряжения- Uср = 0.9Uвх ;
Действующее значение входного напряжения- Uвх = 1.11Uср;
Среднее значение выпрямленного тока- Iср = 0.9Uвх/Rн;
Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора- I2 = 0.78 Iср;
Коэффициент пульсаций: P = 0,67 – величина, равная отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения. (Kп =Uпульс.max01/Uн.ср
Положительная полуволна (с верхнего вывода трансформатора) проходит через диод VD2, затем через нагрузку, затем через VD3 ко второму выводу трансформатора. При смене направления тока работают диоды VD4, VD1. Недостатком схемы считается удвоенное число диодов.