ЭЛЕКТРОТЕХНИКА-1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Коэффициент пульсаций напряжения Кпульс, питающего электронную аппаратуру, должен составлять доли процента. Различают емкостные, индуктивные, комбинированные (Г-образные, П-образ- ные) фильтры.

Емкостной фильтр выполняется в виде конденсатора с емкостью Сф, включенного параллельно нагрузочному резистору Rн. Конденсатор заряжается через открытый диод до амплитудного значения напряжения u2 в моменты времени, когда напряжение u2 на вторичной обмотке трансформатора превышает напряжение на конденсаторе. Когда напряжение uс > u2, диод закрыт, конденсатор разряжается через нагрузочное сопротивление Rн с постоянной времени

разр = RнСф.

Как показывает временнáя диаграмма на рис.64, б, при разряде Сф напряжение uн не уменьшается до нуля во вторую половину периода, а пульсирует в некоторых пределах, увеличивая среднее значение выпрямленного напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямителем без фильтра. Аналогично работает емкостный фильтр в двухполупериодном выпрямителе, с той лишь разницей, что коэффициент пульсаций получается меньшим.

Емкость конденсатора Сф выбирают такой, чтобы выполня-

лось соотношение разр = RнСф > 5Т. Здесь Т = 1 / fосн – период основной, наибольшей гармоники пульсирующего напряжения.

Коэффициент пульсаций выпрямителя с емкостным фильтром может быть снижен до 10-2. Емкостный фильтр целесооб-

Рис.64. Схема (а) и временные диаграммы (б) однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром

71

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

разно применять с высокоомным нагрузочным резистором, т.е. при малых токах нагрузки. При этом мощность Рн не должна быть больше нескольких десятков ватт.

Действие индуктивного фильтра Lф основано на том, что сопротивление катушки индуктивности постоянному току мало, а со-

противление переменному току XL = L может быть сделано большим. Поэтому при включении Lф последовательно с активным сопротивлением нагрузки Rн падение напряжения на Rн от переменной составляющей тока снижается, т.е. пульсации выпрямленного напряжения уменьшаются.

Для более значительного уменьшения пульсаций применяют комбинированные Г-образные или П-образные фильтры.

4. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Электронным усилителем называют устройство, предназначенное для усиления напряжения, тока и мощности электрических сигналов. Наиболее важным является усиление мощности, так как усиление напряжения (без усиления мощности) можно получить просто с помощью трансформатора. Мощность сигналов в электронных усилителях усиливается за счет энергии источников питания.

Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером предназначен для усиления гармонических сигналов (сигналов синусоидальной формы) в диапазоне низких частот и включается по схеме (рис.65, а), где VT – транзистор p-n-p, усилительный элемент; Ек – источник питания схемы; R1, R2 – резисторы делителя напряжения, обеспечивающего подачу напряжения питания базы для установки нужного режима работы усилительного элемента (транзистора); Rк – резистор коллекторной нагрузки; Rн – сопротивление внешней нагрузки; Rэ, Сэ – элементы схемы, обеспечивающие температурную стабилизацию режима работы транзистора; С1 и С2 – конденсаторы, служащие для разделения постоянных и переменных токов в схеме. Эмиттер является общим для входной и выходной цепей.

72

Основные характеристики усилителя: нагрузочная характеристика Кu = f(Rн) (рис.65, б) – зависимость коэффициента усиления от сопротивления нагрузки, амплитудо-частотная характеристика

Ku = (f) (рис.65, в) – зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала.

Уменьшение коэффициента усиления на нижних частотах обусловлено увеличением реактивного сопротивления разделитель-

ных конденсаторов Хс = 1 / С, включенных последовательно в цепях прохождения сигналов. В результате бóльшая часть напряжения падает на этих конденсаторах и выходное напряжение уменьшается. Уменьшение коэффициента усиления на верхних частотах объясняется уменьшением реактивного сопротивления паразитной емкости, шунтирующей (включенной параллельно) нагрузочное сопротивле-

73

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ние на выходе усилителя. Эта паразитная емкость обусловлена емкостью монтажных проводов, измерительных приборов или усилительных элементов последующих каскадов усилителя.

По частотной характеристике можно определить ширину полосы частот пропускания усилителя, т.е. полосу частот, в пределах

которой коэффициент усиления уменьшается не более чем в 2

раз.

Амплитудная характеристика усилителя (рис.65, г) представляет собой зависимость выходного напряжения от входного

Uвых = f(Uвх).

По амплитудной характеристике можно судить о максимально допустимых напряжениях, которые следует подавать на вход усилителя.

5. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Логические элементы (ЛЭ) – это электронные приборы, выполняющие простейшие логические операции. В настоящее время промышленность выпускает такие элементы в интегральном исполнении. Анализ работы логических ИМС базируется на использовании аппарата математической логики. Все переменные в алгебре логики принимают только два значения – единица или ноль, и любые математические действия над этими переменными обеспечивают результат также либо в виде «1», либо «0». ЛЭ дают возможность изображать логические переменные с помощью электрических сигналов (напряжения или тока). Используются два возможных способа представления логической переменной: потенциальный и импульсный. При потенциальном способе «1» и «0» соответствуют два различных уровня напряжения, при импульсном – значениям «1» и «0» соответствует появление и непоявление импульса в определенные промежутки времени.

Решение любой логической задачи может быть выполнено с помощью трех основных логических операций: отрицания, сложения и умножения.

74

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Логическая операция отрицания «НЕ», условное обозначение приведено на рис.66, а, означает, что при этой операции логическая функция Y противоположна аргументу X. Таблица истинности (таблица состояния входных и выходных переменных) имеет вид:

XY

Рис.66. Условные обозначения логических элементов: «НЕ» (а); «ИЛИ»(б); «И» (в); «ИЛИ-НЕ» (г); «И-НЕ» (д)

При операции «ИЛИ» (логическое сложение или дизъюнкция) таблица истинности при двух аргументах реализуется логической ИМС, имеющей два и более входов и один выход, принимающий значение «1» всякий раз, когда хотя бы один из его входов равен логической «1»:

Операция «И» (логическое умножение или конъюнкция) реализуется логической ИМС с двумя и более входами и одним выходом, на котором появляется сигнал «1» только тогда, когда на все

75

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

входы одновременно поданы «1». Таблица истинности (при двух аргументах) следующая:

Помимо рассмотренных ЛЭ широко используются универсальные ЛЭ, осуществляющие две и более логических операции одновременно. Чаще всего применяются логические элементы «ИЛИНЕ» (элементы Пирса) и «И-НЕ» (элемент Шеффера).

76

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

77