37) Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

Схема дифференциального усилителя на биполярных транзисторах показана на рис. 4.1.3. Первое плечо усилителя образовано резисторами  ,   и транзистором VT1, а второе – резисторами  ,   и транзистором VT2. Источник тока реализуют с помощью схемы с общим эмиттером либо на основе токового зеркала.

Рис. 4.1.3

Если плечи схемы симметричны и входные напряжения одинаковы, ток источника делится поровну между транзисторами VT1 и VT2:

38)

39) Наиболее популярные среди потребителей стабилизаторы напряжения по принципу работы бывают следующих типов:

1. Стабилизаторы напряжения электромеханические

2. Стабилизаторы напряжения феррорезонансные

3. Стабилизаторы напряжения тиристорные

4. Стабилизаторы напряжения релейные

5. Стабилизаторы напряжения с подмагничивание трансформатора

Электромеханические стабилизаторы напряжения: принцип действия.Открыв учебник по физике, мы узнаем, что электрические стабилизаторы сетевого напряжения электромеханического типа представляют собой следящую систему с использованием электродвигателя. Кроме этого, там также есть автотрансформатор и системы управления двигателем. Стабилизаторы такого типа позволяют непрерывно и плавно регулировать выходное напряжение. При этом отсутствуют искажения синусоидальной формы. В узких научных кругах, такие стабилизаторы также еще называют сервоприводными стабилизаторами напряжения и электромеханическими стабилизаторами напряжения.

Далее рассмотрим принцип действия феррорезонансных (магниторезонансных) стабилизаторов напряженияНе каждый догадается, что феррорезонансные, или как их еще называют, магниторезонансные стабилизаторы сетевого напряжения построены на основе использования эффекта феррорезонанса (магниторезонанса) напряжения в контуре трансформатор – конденсатор. Данная схема обеспечивает непрерывное регулирование выходного напряжения в определенных пределах изменения нагрузки.

Принцип действия так называемых тиристорных стабилизаторов напряженияЧтобы разобраться в принципах работы стабилизации однофазных тиристорных стабилизаторов электрического напряжения, мы должны освежить наши знания за 10 класс по физике. В частности, на странице 127 учебника мы прочитаем, что данный тип стабилизации основан на автоматическом переключении секций (обмоток) автотрансформатора (или трансформатора) с помощью силовых ключей – тиристоров. Ну а что такое теристоры, транзисторы и диоды можно прочитать в других разделах данного учебного пособия.

Как работают релейные стабилизаторы напряжения?Для большинства населения так и останется загадкой принцип стабилизации однофазных релейных стабилизаторов электрического напряжения. Однако, пытливый ум всегда сможет узнать, что принцип работы релейных однофазных стабилизаторов напряжения подобен принципу действия тиристорных стабилизаторов напряжения. В обоих случаях переключение дополнительных обмоток осуществляется с помощью силовых реле.

Стабилизатор напряжения с подмагничиванием трансформатора: как он работает?Не нужно получать Нобелевскую премию по физике, чтобы знать, что стабилизаторы напряжения с подмагничиванием трансформатора основаны на компенсации изменения напряжения сети путем регулирования коэффициента трансформации за счет местного подмагничивания сердечника автотрансформаторов. Если предыдущее предложение вы поняли без проблем, то вам также будет интересно узнать, что такие автотрасформаторы имеют специально выполненный магнитопровод и систему обмоток. Для самых пытливых мы также добавим, что подмагничивание осуществляется с помощью полупроводникового (тиристорного) регулятора.

40) Стабилизаторы напряжения.Общее краткое описание устройства и принципа действия.

Стабилизаторы переменного напряжения представляют собой устройства, предназначенные для электропитания нагрузки (различное электрооборудование, офисная и бытовая аппаратура и приборы) стабилизированным переменным напряжением 220В 50Гц при отклонении сетевого напряжения в определенных пределах.

В данном обзоре рассмотрены следующие серии стабилизаторов переменного напряжения:

Штиль серии "R" - обеспечивают выходное напряжение с 4...7 % точностью, что является вполне достаточным для широкого круга различного электрооборудования и приборов; выходная мощность в однофазном исполнении от 110ВА до 33кВА, в трехфазном - от 3,6кВА до 100кВА;

Штиль серии "P" - модели с повышенной точностью стабилизации 3...3,8%; выходная мощность в однофазном исполнении от 1200ВА до 33кВА, в трехфазном - от 3,6кВА до 100кВА;

Штиль серии "M", ЭТ серии "ССК" - модели с повышенным быстродействием и расширенными сервисными функциями, точность стабилизации 2...5%; выходная мощность в однофазном исполнении от 6кВА до 33кВА, в трехфазном - от 18кВА до 100кВА;

Штиль серии "E" - модели электромеханического типа с плавной регулировкой выходного напряжения и точностью 3%; выходная мощность в однофазном исполнении от 400ВА до 3кВА;

Solby серии "SVC" - модели электромеханического типа с плавной регулировкой выходного напряжения и точностью 2...3%; выходная мощность в однофазном исполнении от 500ВА до 30кВА, в трехфазном - от 3кВА до 30кВА;

Стабилизаторы напряжения, кроме Штиль серии "Е", выпускаются в однофазном и трехфазном исполнении. Трехфазные стабилизаторы, в завистимости от модели, могут выполняться в виде единого блока, или состоять из трех однофазных блоков и щита коммутации. Обеспечивается стабилизация только фазных напряжений.

41) Чтобы обеспечить нажное напряжение нужен стабилитрон. Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее егоэлектрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

42)

4 3)           

44) Тиристоры выпрямляют переменный ток, т.е. проводят его в одном направлении, кроме симметричных тиристоров, но в отличие от них, работают только при подаче отпирающего импульса на управляющий электрод.

Если нет управляющего импульса, то тиристор вообще не проводит ток.При подаче управляющего импульса   имеем синусойду.

• - это угол открытия тиристора. Применяют тиристоры вместо диодов во вторичной цепи источников питания. Они регулируют величину сварочного тока и крутизну внешней характеристики источника питания. Причём, регулирование крутизны характеристики осуществляется путём переключения обратной связи управления углом  , в зависимости от величины сварочного тока или величины падения напряжения. При регулировании по току обычно формируют падающие характеристики, а по напряжению – жёсткие и полого падающие. Это происходит с помощью электронных блоков управления момента включения угла  . Они не сложные, но в современных выпрямителях используют высокоскоростные цифровые системы управления, и регулирования действующего значения в пределах одного полупериода синусойды не достаточно. Поэтому используют инверторные системы, в которых частота пульсаций и включений в 5-10 тысяч раз чаще, время импульса в 1000 раз меньше.

45) Однополупериодные выпрямители применяются крайне редко, но с ними связано одно заблуждение, которое хочется развеять.

Итак, схема выпрямителя. Чтобы получить результат «в чистом виде», конденсатор фильтра я исключаю, но это не принципиально.

Рис.1. Схема однополупериодного выпрямителя.

Ток через диод (а значит и во вторичной обмотке трансформатора) протекает только в одном направлении. Существует мнение, что ток в первичке, поскольку он вызван током вторичной обмотки, тоже протекает только в течение одного полупериода.

46) На рисунке изображена схема двухполупериодного выпрямителя. 

Для этой схемы требуются два диода и трансформатор с выводом от середины вторичной обмотки. Этот вывод от середины обмотки заземлен. Напряжение на каждом выводе вторичной обмотки трансформатора сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно друг друга.

Двухполупериодный выпрямитель работает в течение положительного полупериода входного напряжения. 

На аноде диода D_x положительный потенциал, а на аноде диода D₂ — отрицательный. Диод Dj смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод D₂ смещен в обратном направлении и не проводит ток. Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод Dj к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Это позволяет ему во время положительного полупериода проходить на нагрузку.

47)

  48)

Схема трёхфазного выпрямителя. на трёх диодных полумостах (на 6 диодах). Ларионова.

49)

Рис. 3. Модель схемы трехфазного управляемого тиристорного выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой.

50) Выпрямитель не может питать инвертор и батарею. Чаще всего это происходит из-за отключения напряжения в электрической сети, но причиной может быть и выход из строя выпрямителя. Состояние инвертора в этом случае зависит от работы выпрямителя . Если выпрямитель работает (например он подключен к другой электрической сети или он исправен, в отличие от выпрямителя 1), то инвертор 2 также может работать, но работать на холостом ходу, т.к. он "не знает", что с первым ИБП системы что-то случилось. После исчерпания заряда батареи , инвертор 1 отключится и система постарается найти другой источник электроснабжения нагрузки. Им, вероятно, окажется инвертор. Тогда система перейдет к другому режиму работы.

51) Операционный усилитель (ОУ, OpAmp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

52) Масштабный усилитель

Если обратная связь подана через делитель напряжения (на рис. 7.13 это R1, ), – получится схема масштабного усилителя. Действительно, считая, что U_БЭ1 + U_БЭ3 ≈ 0, имеем:

	UВЫХR1' / (R1 + R1' ) ≈ UВХ
	UВЫХ = KUUВХ, KU = (R1 + R1' ) / R1'

Рис. 7.13.	Масштабный усилитель: входное и выходное напряжения отсчитываются от «нижнего» конца делителя

Кстати, применение здесь специального дифференциального входного каскада позволило снизить погрешность, вызванную протеканием входного тока по сопротивлениям делителя.

53) Неинвертирующий и суммирующий усилитель

Если в усилителе, охваченном отрицательной обратной связью через резисторы R₁ и R₂, напряжение подавать на неинвертирующий вход, как показано на рисунке слева, то мы получим неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления k _ус = 1 + R₂/R₁. Схема, показанная на рисунке справа, работает как суммирующий усилитель.

 и 

Учитывая знаки напряжений, получим такую функцию преобразования

U₂ = (R₂ / R₁)U₄ - (R₂ / R₁)U₃ - (R₂ / R₃)U₂ - (R₂ / R₄)U₁

В заключение заметим, что суммирующий усилитель можно использовать как цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), если номиналы резисторов R₁ , R₃, R₄ будут последовательно расти по степеням числа "2" , как R_N =2 ^N-1.

54) Операционный усилитель. p Большинство сигналов, поступающих входы вычислительный устройств, имеют непрерывный характер и должны быть преобразованы в дискретные сигналы. p До начала преобразования аналоговые сигналы проходят предварительную обработку в аналоговой форме с помощью операционных усилителей (усиление, фильтрацию, интегрирование или дифференцирование, детектирование, логарифмическое преобразование, выделение одного из параметров (амплитуды, фазы) и т.д.). Определение Операционным* усилителем (ОУ) называют усилитель постоянного тока, имеющий коэффициент усиления по напряжению свыше тысячи. p Интегральные ОУ обычно содержат следующие каскады: n входной каскад, выполняемый по дифференциальной схеме; n промежуточный согласующий каскад; выходной каскад усилителя тока по схеме с общим коллектором p ОУ имеет два входа (инвертирующий и неинвертирующий) и один выход. p Разность напряжений на входах ОУ называют дифференциальным входным сигналом. p Полусумму входных напряжений называют синфазным* входным сигналом p Из выражений (4) следует, что коэффициент Кг равен нулю, если в спектре выходного сигнала отсутствуют высшие гармоники, что имеет место в линейных ЭЦ. p Обычно значения Кг усилителей приводят в процентах. p Для измерения коэффициента гармоник применяют специальные измерительные приборы – измерители нелинейных

55) Интегратор

а.  б.

Схема интегратора, показанная выше (слева), одновременно является активным фильтром нижних частот (ФНЧ). Справа приведена интегрирующая RC - цепочка, являющаяся пассивным ФНЧ, и ее амплитудно-частотная характеристика (АХЧ).  При подаче на вход импульса прямоугольной формы (рисунок справа) на выходе мы увидим импульс с передним и задним фронтами, "затянутые" по экспоненциальному закону