Двухполупериодный управляемый выпрямитель

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13Следующая ⇒

Система управления СУ формирует управляющие импульсы, которые могут сдвигаться по фазе на угол a относительно напряжений U₁,U₂ в функции сигнала управления U_у. Для того, чтобы СУ имела точку отсчета для угла a (точка перехода синусоиды питающего напряжения через ноль), в СУ вводится сигнал синусоидального напряжения синхронизации Uсинхр, фаза которого жестко связана с напряжением питания. Угол a называется угол управления, причем всегда a₁=a₂=a=0¸p. Схема позволяет регулировать среднее значение напряжения на нагрузке.

ТЕМА 3. АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Общие положения

Понятие ²интегральные²означает, что на одном полупроводниковом кристалле с помощью лазерной обработки, напыления, лигирования и других технологических процессов реализуется большое количество элементов: резисторы, диоды, транзисторы, конденсаторы. Все элементы выполнены на одном основании, поэтому очень велика температурная стабильность работы элементов.

Понятие ²микросхема² означает, что все элементы имеют очень малые размеры, оперируют малыми напряжениями и токами: (токи - доли mA... mA, напряжения - единицы и десятки B). Очень распространены напряжения питания 5B,15B.

Различают аналоговые и цифровые микросхемы. Аналоговые: операционные усилители, компараторы, перемножители. Цифровые: логические элементы, элементы с памятью и др.

Аналоговые микросхемы. Операционные усилители

На изображении операционного усилителя Вх1-инвертирующий, Вх2 -неинвертирующий. На изображении операционного усилителя могут быть отражены еще некоторые выводы: выводы питания, вывод балансировки (установка 0 на выходе ОУ), выводы коррекции частотной характеристики. У некоторых ОУ выводы коррекции могут отсутствовать, т.к.они имеют внутреннюю коррекцию. Обозначение ОУ: КХХХУДY. XXX -три цифры серии, Y-разработка в серии. Очень популярный ОУ: К 140УД 7.

Свойства ОУ

1. Коэффициент усиления Ку®¥. Ку=50000...500000.

Ку=DUвых/DUвх@Uвых/Uвх.

2. Входное сопротивление Rвх®¥.

Rвх=DUвх/DIвх.

3. Полоса рабочих частот бесконечна.

4. Выходное сопротивление Rвых®0.

Практическая трактовка свойств ОУ

1. Обычно Uп£15 В, Uвых<Uп. При Uп1,2=±15В: Uвых.max=±10¸12В. Тогда

Uвх=Uвых/Ку=10/ (100000) =0,0001В=100mkВ@0.

Это означает, что напряжение между входами ОУ близко к нулю. Примечание: это свойство справедливо, пока ОУ находится в линейном режиме, т.е. Uвых<Uвых.max =12...13В.

2. DIвх=DUвх/Rвх@0/¥=0,

т.е. входные выводы ОУ тока не потребляют: Iвх1=Iвх2=0.

3. ОУ является безинерционным устройством.

4. Выходное напряжение ОУ не зависит от нагрузки.

Основы схемотехники ОУ

Современные операционные усилители имеют не менее трех каскадов

усиления.

Входной дифференциальный каскад

Основой его является усилительная схема на двух транзисторах.

Схема входного дифференциального каскада. Реализация источника тока I₀. Ввиду полной идентичности транзисторов ток I₀ делится между эмиттерами транзисторов поровну.

Рассмотрим случай при Uвх=0. Т.к. эмиттерные токи VT1 и VT2 равны I₀/2, то коллекторные токи также равны I₀/2 (пренебрегаем малыми базовыми токами).

Uвых=Uвых1-Uвых2=0.

Под действием положительного входного напряжения VT1-открывается, VT2-закрывается. Uвых= Uвых1-Uвых2¹0 - баланс нарушен.

Недостатки такого дифференциального каскада:

1. Выходное напряжение снимается между коллекторами, т.е. не привяза-

но к общей точке.

2. Низкий коэффициент усиления по напряжению при малом уровне тока I₀ и конечных сравнительно низких номиналах R_к1 и R_к2.

Современный входной дифференциальный каскад

Схема показана на рис. VT1 и VT2 с источником тока I₀ повторяют первую схему. Добавлены VT3 и VT4, образующие повторитель тока эмиттера транзистора VT1. Ток 2I_б при больших коэффициентах усиления »0. Схема на транзисторах VT3 и VT4 называется “токовое зеркало”.

Отдельно схема токового зеркала изображается, как показано на следующем рисунке. В этой схеме, если транзисторы одинаковы, то потенциалы баз равны и токи коллекторов транзисторов VT1 и VT2 будут тоже абсолютно одинаковы. При заданном токе Iвх, очень малая часть его, величиной 2Iб, ответвляется в базы транзисторов VT1 и VT2. Поэтому ток Iк2 будет примерно равен току Iвх.

Т.о. токовое зеркало – это повторитель тока. Разбаланс токов определяется только тем, что ток коллектора VT1 меньше Iвх на величину 2Iб. При равных коэффициентах усиления транзисторов можно записать:

Iк2=h_21Э*Iб=Iк1; Iк1=Iвх–2Iб.

Из второго уравнения: Iб=(Iвх– Iк1)/2. Подставляем это в первое уравнение

Iк2=h_21Э(Iвх– Iк2)/2, откуда

Iк2=Iвх*h_21Э/(2+ h_21Э)» Iвх.

Для схемы можно записать:

При Uвх=0: I_VT₁=I₀/2, I_VT₂=I₀/2, I_VT₄=I_VT₁=I₀/2. Т.к. I_VT₂=I_VT₄, то I_н=0.

При Uвх>>0: VT1-открыт, VT2-закрыт, I_VT₁=I_VT₃=I_VT₄=I₀, I_VT₂=0, поэтому I_н=I_н2=-I₀.

При Uвх<<0: VT1-закрыт, VT2-открыт, I_VT₁=I_VT₃=I_VT₄=0, I_VT₂=I₀, поэтому I_н=I_н1= I_0.

Существуют и другие варианты подобных каскадов. Для получения большого коэффициента усиления операционные усилители обычно делаются трехкаскадными. Следующий второй каскад называется промежуточным каскадом.

Промежуточный каскад

Он может быть выполнен:

а) как первый входной каскад;

б) с общим эмиттером;

в) с общим коллектором.

Выходной каскад

Чаще всего применяется реверсивный эмиттерный повторитель на транзисторах разного типа проводимости.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 311; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!