ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА (ПЭ)

Управляемые выпрямители (УВ).

УВ позволяют одновременно с выпрямителем переменного напряжения осуществлять плавное регулирование в широких пределах среднего значения выпрямленного напряжения. Обычно управляемые выпрямители строятся по тем же схемам, что и неуправляемые, однако, в выпрямительной группе используются кремневые управляемые вентили-тиристоры, включение которых осуществляется подачей импульса от схемы управления на управляющий электрод тиристора.


Схема Форма выходного напряжения при Rнагр.

Однофазная однополупериодноя.


Однофазная мостовоя.

 Трехфазная с выводом нейтрали.


Угол регулирования a - значение фазы входного sin напряжения, соответствующего моменту подачи управляющего импульса, открывающего тиристор.

Максимальный угол регулирования amax – значение угла регулирования, при котором среднее значение Uср. выпрямленного напряжения становится равным нулю.

Максимальное прямое напряжение Uпр.max – наибольшее напряжение на закрытом тиристоре, включенного в прямом направлении.

Фильтрацию выпрямленного напряжения УВ осуществляют фильтры, первое звено которых - индуктивная катушка. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и реактивной мощности, потребляемой от сети, в схему вводят вентиль До, шунтирующий нагрузку. До открывается при смене полярности выпрямленного напряжения, он обеспечивает передачу в нагрузку энергии, запасенной в индуктивном элементе фильтра.

Усилители. Основные понятия.

Усилитель – устройство, увеличивающее мощность (напряжение, силу тока) входного сигнала за счет энергии внешних источников питания посредством усилительных элементов (п. п. приборов).

Структурная схема включения усилителя в цепь усиления

электрического сигнала.

1 – источник входного сигнала

2 – усилитель

3 – нагрузка

4 – источник питания

Источник питания – стабильные источники энергии постоянного тока.

Источник входного сигнала (датчик) – вырабатывают изменяющиеся во времени напряжения различной амплитуды, частоты и формы.

Нагрузка – устройство, представляющее линейный пассивный двухполюсник.

Сам усилитель – нелинейный четырехполюсник.

Амплитудная характеристика – описывает усилитель при фиксированной нагрузке и подаче на вход sin U фиксированной частоты:

Uвх. = Um вх. × sin wt w = const

Амплитудная характеристика – зависимость амплитуды (чаще действующего значения) выходного от амплитуды (действ.) входного sin сигнала Uвых. = Uвых.(Uвх.).


идеальный усилитель

реальный усилитель – наличие шумов, нелинейные искажения формы кривой Uвых.

Коэффициент усиления по напряжению

напряжение шума, коэффициент нелинейных искажений.


Частотные характеристики. Кu = f(f).

Полоса пропускания Df – диапазон изменения частот от нижней до верхней граничной частоты, в котором К усиления, приблизительно, постоянен и близок к max.

Основные параметры.

входное сопротивление Zвх.

выходное сопротивление Zвых.

коэффициент усиления Кu


Классификация – усилители постоянного тока (УПТ), полосовые, резонансные.

По основному назначению: усилители напряжения, усилители потока, усилители мощности.

Простейшие схемы усилителей.

Однокатодный усилитель.

Двухкатодный усилитель.

Режимы работы усилительных каскадов.

В зависимости от положения рабочей точки в режиме покоя на характеристиках транзисторов, а также значения усиливаемого напряжения, различают три основных режима работы усилительных каскадов или классов усиления: А, В и С.

Режим А.

Рабочая (×) П в режиме покоя выбирается на линейном участке (посередине) входной и переходной характеристик транзистора. Форма Uвых. sin-ное. Режим А – широко применяется в усилителях напряжения. Низкий к.п.д.

К.п.д. – отношением выходной мощности к мощности, потребляемой усилителем от источника питания. Рвых., создаваемая усилительным каскадом на транзисторе в режиме А.

 Рвых. = 0,5Uкm × I кm

Потребляемая усилителем мощность частично преобразуется в выходную мощность, а частично переходит в теплоту. Эта мощность равна произведению постоянных составляющих коллекторных напряжения и тока,

Ро = Uо ×

0,35 < h < 0,5 (Режим А редко используется в усилителях мощности).

Режим В.

Рабочую (×) П выбирают в начале переходной характеристики транзистора. ((×) отсечки). Uвых. лишь положительные полупериоды. Выходное Uвых. имеет форму полусинусоиды, нелинейные искажения очень большие. В используемых в двухконтактных усилителях мощности в режиме В более высокий к.п.д. – до 80 %.

Режим С.

Рабочая (×) П за точкой отсечки, и ток в транзисторе возникает только в течение некоторой части положительного полупериода Uвх.

Полупроводниковые приборы – основанные на свойстве полупроводников изменять свое сопротивление под действием различных факторов (t°, освещения др.), а также на свойстве односторонней проводимости p – n перехода, образующегося на границе раздела полупроводников с электропроводностью типа p и n.

До 40-х годов разработка и создание электровакуумных и ионных приборов. Транзистор в 1947 году.

Преимущества полупроводниковых приборов – меньшие габариты и массы, высокий к.п.д., стойкость в вибрации, высокая надежность.

Недостатки – зависимость параметров от t° и большой разброс параметров.


Физические основы ППР – прохождение тока в полупроводниках, различные типы ПП – с электронной (n) и дырочной (n) электропроводимостью. Образование p – n перехода и процессы в нем.

Полупроводниковые вещества – германий, кремний, селен.

p – n перехода

BAX диода.

ППП по наличию и числу p – n переходов.

Без p – n - резисторы;

 с одним p – n переходом – диоды;

c двумя – транзисторы;

c тремя – тиристоры.

По материалу – германиевые, кремневые.


По мощности – малой, средней и большой.


стабилитрон


фотодиод


светодиод


p-n-p

n-p-n


тиристор

Полупроводниковые резисторы.

Термо- , фото- , тензорезисторы. Их сопротивление зависит от t°, освещения и механических деформаций.

Полупроводниковые диоды.

Точечные – (кристалл германия и соприкасающийся с ним заостренной вольфрамовой (S = 0,5-1,5 мм2) проволоки, помещенных в герметический стеклянный баллон. Для СВЧ – диоды.

Плоскостные – силовые и диффузионные.

ПД – выпрямительные, высокочастотные (30-300 МГц), стабилитроны, фото и светодиоды.

Выпрямительные диоды. 

Параметры, BAX.

Выпрямители.

Неуправляемые и управляемые.

По числу фаз первичной обмотки трансформатора (одно- и трехфазные).

Одно- и двухпериодные.

По числу импульсов тока во вторичной обмотке трансформатора одно- и двухфазные.

Параметры.

Среднее значение выпрямителя I0 и U0, Uобр., Iод – средний ток диода.

Транзистор.

Электропреобразовательный прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности, пригодный для усиления мощности.

Биполярные (электроны и дырки).

Низкочастотные fср. £ 3 МГц

Среднечастотные 3 МГц £ £ 30 МГц

Высокочастотные 30 МГц £ 300 МГц

СВЧ > 300 МГц

Малой мощности Pmax £ 0,3 Вт

Средней мощности 0,3 < 1,5 Вт

Большой мощности > 1,5 Вт

Германий и кремний.

Характеристики, параметры.

Тиристор.

Полупроводниковый прибор с тремя (или более) p-n переходами, вольтамперная характеристика которого имеет участок с отрицательным диффузионным сопротивлением.

Кремний.

Динистр (диодный тиристор).

Триодный тиристор (тринистор) – третий (управляющий) электрод.

Физика, электротехника решение задач