Выражение мощности в комплексной форме Трехфазные электрические цепи Ферромагнитные стабилизаторы Режим работы трансформаторо Промышленная электроника Сглаживающие фильтры Усилитель по схеме с общим коллектором


Методы расчета электрических цепей. Примеры выполнения курсового задания

Генераторы линейно изменяющегося напряжения.

 Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) формируют напряжение пилообразной формы (рис. 16.5б), которое необходимо для создания разверток на экранах осциллографов, телевизоров и др. индикаторов, для преобразователей аналоговых величин в цифровые, преобразователей амплитуда-время и для др. целей.

 Для формирования линейно изменяющегося напряжения, чаще всего используют заряд или разряд конденсатора постоянным током. Простейшая схема ГЛИН приведена на рис. 16.5а. При разомкнутом ключе К конденсатор С заряжается от источника тока I и напряжение на нем нарастает по закону

 (16.12)

т. е. по линейному закону. В момент времени t2 ключ К замыкается и конденсатор разряжается через резистор R и ключ К по экспоненциальному закону. Направляющие системы и направляемые электромагнитные волны. Направляемые волны, в отличие от свободно распространяющихся в пространстве, могут существовать только при наличии направляющих элементов. Совокупность направляющих элементов образуют направляющую систему. Направляющие системы называют также линиями передачи энергии .

 Разработано много схем ГЛИН. Большими преимуществами обладают схемы на ОУ. В них в качестве источника постоянного тока применяются интеграторы на ОУ, а в качестве ключа – компараторы.

 Схема интегратора на ОУ приведена на рис. 16.5в. Очевидно, что ; . Так как , то , причем

.

В лекции 14 мы уже установили, что для ОУ напряжение между входами . Поэтому Uвых=UC, причем

.

Если напряжение на входе ОУ постоянное, то получаем

линейно изменяющееся напряжение. Знак приращения обратный знаку входного напряжения.


Схема ГЛИН с внешним управлением приведена на рис. 16.6а. На рис. 16.6б приведены диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

 Схема состоит из компаратора и интегратора. В исходном состоянии напряжение управления UУ = 0. Под воздействием напряжения Е0 компаратор находится в состоянии отрицательного насыщения. Под воздействием этого напряжения конденсатор С заряжается до .

 Пусть в момент времени t1 на прямой вход поступает прямоугольный импульс, амплитуда которого Um > E0. Компаратор переходит в положительное насыщение, т. е. напряжение на его выходе . Это напряжение является входным для интегратора. Открывается диод D1, начинается перезаряд конденсатора С до . Напряжение UГЛИН убывает по линейному закону в соответствии с выражением

  По окончании импульса компаратор регенеративно переходит в отрицательное насыщение (под воздействием Е0). Диод D1 закрывается. Открывается диод D2. Начинается перезаряд конденсатора С до напряжения . Напряжение UГЛИН возрастает по линейному закону, т. е.

Максимального значения оно достигает за время t = R2C. Если пауза , то ГЛИН переходит в устойчивое состояние () до поступления следующего импульса управления.

  Кроме рассмотренной схемы, часто применяются ГЛИН в автоколебательном режиме. Чтобы получить такой ГЛИН достаточно в схему рис. 16.6а ввести ОС – R3, R4 на прямой вход компаратора с выходов компаратора и интегратора (пунктир на рис. 16.6а). Напряжение обратной связи UОС будет определяться напряжением на выходе компаратора  и напряжением на выходе интегратора UГЛИН. На рис. 16.6в приведены временные диаграммы, поясняющие работу генератора.

 Пусть в момент времени t1 = 0 компаратор перешел в состояние отрицательного насыщения. Его . Открывается диод D2 и на интеграторе начинается формирование линейно нарастающего напряжения UГЛИН. Напряжение обратной связи UОС найдем методом суперпозиции

 (16.13)

где  - линейно нарастающее напряжение UГЛИН.

 Видим, что UОС также линейно нарастает. В момент времени t2 наступает равенство UOC = Е0. Компаратор переключается, напряжение его на выходе скачком изменяется до . Напряжение интегратора скачком измениться не может. Поэтому напряжение обратной связи скачком увеличивается до величины

  (16.14)

 Напряжением  открывается диод D1. На интеграторе начинается формирование  линейно падающего напряжения. Напряжение UOC также линейно убывает и в момент t3 принимает значение

Компаратор вновь переключается и далее процесс периодически повторяется.

 Рассмотрим пример.

 Пусть в схеме компаратора R3 = 10 кОм; R4 = 50 кОм; Е0 = 1 В;  = ±10 В.

 Определим UГЛИН и UОС в моменты времени t1; t2; t3.

В момент времени t1 включается питание. Напряжение на выходе компаратора

Конденсатор С до включения питания был разряжен. Напряжение UC = 0 и скачком измениться не может. Значит  и в соответствии с (16.13)

Для момента времени t2

.

  Отсюда определим UГЛИН

.

  Определим значение сразу после переключения, когда значение , а UГЛИН еще не изменилось:

.

Для момента времени t3

 Напряжение на выходе компаратора . Напряжение обратной связи UOC

.

Здесь UГЛИН (t3) – минимальное.

Определим это значение

.

Напряжение UОС (t3) определим сразу после переключения, когда значение , а UГЛИН (t3) = -0,79 В.

Далее значение UГЛИН периодически изменяется от –0,79 В до 3,2 В, а UОС от –2,32 В до 4,31 В.

Импульсные устройства Кроме напряжения синусоидальной формы в практике электротехники и электроники применяются напряжения других форм. Наиболее широко применяется импульсное напряжение. Импульсным называется прерывистое во времени напряжение (сигнал) любой формы. Под формой сигнала понимается закон изменения во времени напряжения или тока.

Компаратор – это устройство сравнения двух напряжений. Такие возможности приобретают ОУ в нелинейном режиме работы. Для анализа процесса сравнения обратимся еще раз к передаточной характеристике ОУ

Генераторы импульсных сигналов Формирующие цепи При генерации импульсных сигналов различной формы необходимо формирование временных интервалов, задающих длительность импульсов и пауз, частоту повторения импульсов и т.п. Эта задача решается с помощью формирующих цепей содержащих реактивные элементы. Наиболее простыми и надежными являются RC-цепи. Как правило, они применяются в качестве разделительных, дифференцирующих или интегрирующих цепей.

  Мультивибратором называется генератор периодически повторяющихся прямоугольных импульсов. Мультивибратор может быть выполнен на транзисторах, ОУ или на логических элементах. Рассмотрим схему мультивибратора на ОУ

Примеры расчета и особенности расчета схем переменного тока. Расчет цепей методами наложения и эквивалентного генератора в комплексной форме. Расчет цепей методом преобразования в комплексной форме. Баланс мощностей. Топографическая диаграмма цепи переменного тока. Сущность физического явления резонанса в контуре. Формула Томсона.
Расчет методом контурных токов