
- •Введение
- •1. Электрические цепи постоянного тока
- •Элементы электрической цепи постоянного тока
- •1.2. Электрический ток, эдс и напряжение
- •1.3. Активные и пассивные элементы электрических цепей. Закон Ома
- •1.4. Источник эдс и источник тока
- •1.5. Законы Кирхгофа
- •1.6. Использование законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
- •1.7. Эквивалентные преобразования электрических цепей
- •1.7.1. Последовательное соединение элементов.
- •1.7.2. Параллельное соединение элементов.
- •1.7.3. Смешанное соединение резистивных элементов.
- •1.7.4. Эквивалентные преобразования резистивных элементов треугольником и звездой.
- •1.8. Использование метода узловых потенциалов
- •1.9. Метод контурных токов
- •1.10. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца
- •2. Электрические цепи переменного тока
- •2.1. Генерация синусоидальной эдс. Основные величины, характеризующие переменный ток
- •2.2. Представление синусоидальных величин аналитически, графически, вращающимися векторами, комплексными числами
- •2.3. Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •2.4. Цепь переменного тока с индуктивностью
- •2.5. Цепь переменного тока с ёмкостью
- •2.6. Цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью
- •2.7. Цепь переменного тока с активным сопротивлением и ёмкостью
- •2.8. Неразветвлённая цепь переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и ёмкостью. Резонанс напряжений
- •2.9. Разветвленная цепь однофазного переменного тока. Резонанс токов
- •2.10. Колебательный lc - контур переменного тока
- •2.11. Коэффициент мощности
- •3. Трёхфазные электрические цепи
- •3.1. Преимущество трёхфазного тока. Принцип получения трёхфазной эдс
- •3.2.2. Отсутствие нулевого провода
- •3.3. Обрыв фазы и короткое замыкание фазы без нулевого провода при соединении источников энергии и потребителей звездой
- •3.3.1. Обрыв фазы a
- •3.3.2. Короткое замыкание фазы a
- •3.4. Соединение источников и приёмников электроэнергии треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках
- •3.5. Обрыв фаз и обрыв линейного провода при соединении источников и потребителей треугольником
- •3.5.1. Обрыв фазы ab
- •3.5.2. Обрыв фаз ab и bc
- •3.5.3. Обрыв линейного провода
- •3.6. Мощность трёхфазной цепи
- •3.7. Соотношения активных мощностей при симметричной нагрузке и при соединении звездой и треугольником
- •3.8. Вращающееся магнитное поле трёхфазной системы переменного тока
- •4. Трансформаторы
- •4.1. Назначение, области применения, устройство и принцип действия однофазного трансформатора
- •4.2. Режимы работы трансформатора. Коэффициент полезного действия трансформатора
- •4.3. Трёхфазные трансформаторы
- •4.4. Измерительные трансформаторы
- •5. Электрические измерения
- •5.1. Методы измерения. Погрешности измерения и классы точности
- •5.2. Приборы магнитоэлектрической системы
- •5.3. Приборы электромагнитной системы
- •5.4. Приборы электродинамической системы
- •5.5. Цифровые измерительные приборы
- •5.6. Логометры
- •5.7. Индукционные приборы
- •5.8. Измерение мощности в трёхфазных цепях
- •5.9. Омметры. Мегомметры
- •10. Измерение ёмкости и индуктивности
- •6. Электрические машины постоянного тока
- •6.1. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока
- •6.2. Генераторы постоянного тока независимого и параллельного
- •6.3. Генераторы постоянного тока последовательного и смешанного возбуждений и их основные характеристики
- •6.4. Принцип действия электродвигателя постоянного тока
- •6.5. Электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения
- •6.6. Электродвигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждений и их основные характеристики
- •6.7. Пуск, регулирование частоты вращения и реверс электродвигателей постоянного тока
- •7.Трёхфазные асинхронные машины
- •7.2. Зависимость частоты вращения ротора, величины эдс и тока
- •7.3. Электромагнитный момент и механическая характеристика
- •7.4. Пуск асинхронных двигателей (трёхфазных и однофазных)
- •7.5. Регулирование частоты вращения трёхфазного асинхронного двигателя
- •7.6. Реверс и способы управления асинхронными двигателями
- •8. Полупроводниковые приборы
- •8.1. Электропроводность полупроводников
- •8.2. Полупроводниковые диоды. Устройство, принцип действия
- •8.3. Биполярные транзисторы. Устройство, принцип работы
- •8.4. Схемы включения биполярных транзисторов с p-n-p структурой
- •8.5. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
- •8.6. Полевые мдп-транзисторы с индуцированным каналом p-типа
- •8.7. Полевые мдп-транзисторы с индуцированным каналом n-типа
- •8.8. Динисторы, тиристоры. Устройство, принцип действия
- •8.9. Симисторы. Устройство, принцип действия
- •8.10. Фоторезисторы и фотодиоды. Устройство, принцип действия
- •8.11. Фототранзисторы, фототиристеры, оптроны.
- •9. Схемы электронных преобразователей
- •9.1. Однополупериодные и двухполупериодные выпрямители
- •9.2. Трёхфазные выпрямители. Электрические сглаживающие фильтры
- •9.3. Электронные уилители.
- •9.4. Усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •9.5. Усилители постоянного тока
- •9.6. Импульсные усилители
- •9.7. Операционные усилители
- •10. Цифровые устройства
- •10.1. Логические функции, логически устройства.
- •10.2. Основные логические элементы.
- •4. Логический элемент или, операция логическое сложение ,
- •10.3. Диодные логические элементы или, и
- •10.4. Транзисторный логический элемент не. Логический элемент и-не транзисторно-транзисторной логики
- •10.5. Логический элемент или-не эмиттерно-связанной логики
- •10.6. Асинхронный rs-триггер. Устройство, принцип действия
- •10.7. Синхронный rs-триггер. Устройство, принцип действия
- •10.8. Синхронные d и t-триггеры. Устройство, принцип действия
- •10.9. Синхронный jк - триггер. Устройство, принцип действия
- •10.10. Шифратор. Устройство, принцип работы
- •10.11. Дешифратор. Устройство, принцип работы
- •10.12. Регистры. Устройство, принцип работы
- •10.13. Счётчики импульсов. Устройство, принцип работы
- •10.14. Сумматоры. Устройство, принцип работы
- •10.15. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •10.16. Микропроцессоры и микропроцессорные системы
- •Cодержание
- •Иванов Евгений Николаевич электротехника и электроника Учебное пособие
9.5. Усилители постоянного тока
Усилители постоянного тока предназначены для усиления сигналов, изменяющихся с низкой частотой (близкой к 0). К таким сигналам относятся аналоговые величины, то есть непрерывно изменяющиеся напряжение или ток.
Усилители постоянного тока отличаются от схем усилителей других типов. В таких усилителях используется только активная нагрузка, использование индуктивных нагрузок исключено. Применение конденсаторов в цепях межкаскадных связей исключено. Таким образом, в усилителях постоянного тока используются непосредственные связи, а также многокаскадное усиление.
Рассмотрим усилитель прямого усиления, изображённый на рис.9.13. Усилитель состоит из трёх каскадов усиления. Каждый каскад собран по схеме с общим эмиттером и его работа в принципе не отличается от работы усилителей низкой частоты.
Рис.9.13. Усилитель постоянного тока
В связи
с использованием высокого потенциала
коллектора предыдущего каскада для
базы следующего каскада в эмиттэрных
цепях ставятся гасящие
сопротивления с отрицательной обратной
связью по току. Эти обратные связи
уменьшают дрейф нуля усилителя (изменеие
выходного напряжения без изменения
входного напряжения). Дрейф вызывается
изменением питающего напряжения,
температуры окружающей среды и т.д. Для
борьбы с дрейфом стабилизируют питающее
напряжение.На рис.9.14 приведены статические
характеристики работы первого каскада
усилителя. Зона покоя (точка b)
нагрузочной характеристики, а также
точка b’
входной характеристики определяется
делителем
на участке база – эмиттер первого
каскада.
Рис.9.14. Статические характеристики работы первого каскада усилителя постоянного тока
9.6. Импульсные усилители
Импульсному (ключевому) режиму работы транзистора соответствуют два состояния: транзистор или закрыт или полностью открыт. В этом режиме транзисторы используют как бесконтактные переключающиеся устройства.
Рассмотрим
работу схемы, приведённой на рис.9.15.
Временные зависимости входного и
выходного напряжений усилителя изображены
на рис.9.16. В интервалах времени
и т.д., когда
,
переход эмиттер – база заперт и ток
коллектора
.
Следовательно, напряжение на коллекторе
равно напряжению источника питания
,
транзистор закрыт. Когда на вход
транзистора подают отрицательные
импульсы (интервалы времени
),
переход эмиттер – база открывается и
по коллекторной цепи проходит ток
насыщения
,
при этом напряжение на коллекоре
,
транзистор полностью открыт.
Рис.9.15. Схема импульсного усилителя на биполярном транзисторе
Рис.9.16. Временные зависимости входного и выходного напряжений усилителя
9.7. Операционные усилители
Операционные усилители выполнены на интегральных микросхемах и применяются как усилители постоянного тока для работы в режиме усиления и выполнения математических операций над аналоговыми или медленно изменяющимися величинами (сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование, логарифмирование и т.д.).
Условное
изображение операционного усилителя
приведено на рис.9.17, в котором знаком
(–) обозначен инвертирующий вход, а
знаком (+) неинвертирующий вход. Питание
операционного усилителя осуществляется
от двух источников с положительной и
отрицательной ЭДС. На рис.9.18 приведены
характеристики вход - выход усилителей
с инвертирующим и неинвертирующим
входами. Входное напряжение насыщения
незначительно
.
Рис.9.17. Условное изображение операционного усилителя
Рис.9.18. Характеристики вход - выход операционных усилителей с инвертирующим и неинвертирующим входами
В схемах
операционных усилителей используется
отрицательная обратная связь по
напряжению. Рассмотрим примеры
использования схем операционных
усилителей с элементами цепи обратной
связи
.
На
рис.9.19 приведена схема масштабного
инвертирующего усилителя, у которого
элементы обратной связи равны активным
сопротивлениям
.
Рис.9.19. Схема масштабного инвертирующего усилителя
Используя
первый и второй законы Кирхгофа для
входного и выходного контуров усилителя,
направления обхода которых указаны, а
также считая, что у операционных
усилителей
,
имеем
Тогда,
после преобразований, следует, что
,
то есть выходное напряжение масштабного
усилителя
равно входному напряжению
,
помноженному на масштабный множитель
с отрицательным знаком. Коэффициент
усиления усилителя по напряжению
.
(9.10)
На рис.9.20 изображена схема суммирующего усилителя (сумматора).
Рис.9.20. Схема суммирующего усилителя (сумматора)
Сумматор
– это операционный усилитель с несколькими
входами, у которого
,
,
,
,
,
тогда, умножив значения всех токов на
,
получим:
.
(9.11)
В
этом случае усилитель выполняет операцию
сложения входных напряжений со своими
масштабными коэффициентами. Если все
входные сопротивления равны
,
то
.
На рис.9.21 приведена схема интегрирующего усилителя (интегратора), у которого в цепи обратной связи использован конденсатор.
Рис.9.21. Схема интегрирующего усилителя (интегратора)
Изобразив
сопротивление обратной связи в
комплексном виде
,
а входное сопротивление
,
можно представить выходное напряжение
в виде временной зависимости
.
Перейдем к операторной форме записи,
что соответствует замене
на оператор Лапласа p
. Тогда изображение входной и выходной
величины по Лапласу выразится зависимостью
,
что соответствует интегрированию
оригинала, то есть:
,
(9.12)
где
-
масштабный коэффициент.
На рис.9.22 изображена схема дифференцирующего усилителя, у которого на входе усилителя установлен конденсатор.
Рис.9.22. Схема дифференцирующего усилителя
Входное
сопротивление конденсатора
в комплексном виде
,
а сопротивление обратной связи
.
Выходное
напряжение можно представить в комплексном
виде временной зависимостью
.
Перейдем к операторной форме записи,
что соответствует замене
на оператор Лапласа p
. Тогда изображение входной и выходной
величины по Лапласу выразится зависимостью
,
что соответствует взятию производной
от её оригинала, то есть:
.
(9.13)
где
-
масштабный коэффициент.