Импульсные устройства на транзисторах

метки: Импульсный, Техник, Конденсатор, Импульс, Генератор, Схема, Состояние, Напряжение

Транзисторные ключи. В отличие от диода транзистор является трехполюсным элементом, содержащим входную и выходную цепи. Поэтому в импульсной технике транзисторы используются как управляемые ключи. Особенности таких ключей рассмотрим на примере биполярного транзистора, воспользовавшись схемой на рис. 1, я. В транзисторе непосредственно функции ключа выполняет промежуток коллектор-эмиттер, промежуток база-эмиттер управляет его состоянием. О состоянии транзистора можно судить по коллекторному току /_к , значение которого определяется следующими соотношениями:

• =>
• точка 1, для которой коллекторный ток имеет весьма малое значение. Этой точке соответствует режим отсечки , или закрытое состояние транзистора (рис. , в);

=> точка 2, для которой коллекторный ток имеет максимальное значение. Этой точке соответствует режим насыщения , или открытое со;

— стояние транзистора. В режиме насыщения ток коллектора перестает управляться током базы и можно считать, что между всеми выводами транзистора имеется короткое замыкание, т. е. транзистор как бы стягивается в точку (рис. 1, г).

Рассмотрим некоторые импульсные устройства с транзисторными ключами, используя для простоты изложения работы импульсных схем модели транзистора, представленные на рис. 1, в, г.

Одновибра юры. Общие сведения. Одновибратор , или ждущий мультивибратор , относится к классу моностабильных импульсных устройств с одним длительно устойчивым и одним кратковременно устойчивым состоянием, которое называется квазисостоянием. Одновибратор имеет один вход, предназначенный для запускающего импульса, и один выход для снятия выходного напряжения. После подачи питания одновибратор переходит в устойчивое состояние равновесия, в котором с его выхода снимается постоянное напряжение. В таком состоянии одновибратор будет находиться до поступления на его вход запускающего импульса. С его появлением одновибратор переходит во временно устойчивое состояние с другим уровнем выходного напряжения. В этом состоянии одновибратор находится конечное время, определяемое параметрами схемы, после чего автоматически возвращается в исходное устойчивое состояние равновесия. По сути дела, одновибратор представляет собой формирователь одиночного прямоугольного импульса иод действием запускающего импульса.

Одновибраторы применяют для стандартизации импульсов по длительности, для задержки, деления частоты повторения импульсов, управления работой электромагнитных реле.

Полупроводниковый транзистор свойства и

... виды полупроводниковых приборов, устройство транзистора, его назначение и использование. ... основе зависимости сопротивления от различных параметров, таких как температура, свет, ... что на телах в таком состоянии имеются электрические заряды, а сами ... напряжение – работу тока. Для измерения напряжения используется вольтметр. Сила тока ... Если через диод пустить кратковременный импульс тока, то при этом ...

Схема и принцип работы. Для выявления особенностей работы воспользуемся схемой одновибратора с двумя источниками напряжения, изображенной на рис. 2.

Исходное состояние одновибратора (рис. 3,а, в). Транзистор VT 2 открыт и насыщен базовым током, протекающим через резистор ₂ — Напряжение на его базе и коллекторе м_б2 = = 0. Транзистор VT заперт отрицательным напряжением м_б 1=-?/_б ]. Это напряжение снимается с.

делителя напряжения R, /?бь включенного между коллектором открытого транзистора УТ ₂ и источником напряжения -Е (_у Конденсатор С заряжен током, протекающим по цепи: +Е_К —»R_K —> С —» база — эмиттер УТ₂ , до напряжения +Е_К , поэтому напряжение на коллекторе транзистора VT] равно м_к1 = +Е_К .

Квазисостояпие (рис. 3,6,в). Запускающий импульс и_аи в момент времени /| открывает транзистор VT. Напряжение на левой обкладке конденсатора становится равным нулю (и_к = 0), а на правой—Е_к . Следовательно, к базе VT 2 прикладывается напряжение иб₂ — — Е_к и транзистор VT 2 закрывается. Напряжение на его коллекторе и _к2 = U& ^{< <} Е_К определяется делителем напряжения, составленным из резисторов R_K2 , R. Открытое состояние транзистора VT] поддерживается базовым током, протекающим через резисторы RR.

При t > t происходит процесс перезарядки конденсатора С по цепи +Е_К —> Т? б2 —> С —» коллектор — эмиттер VT под воздействием напряжения, равного 2Е_к , с постоянной времени /?_б2 С (рис. 3, в).

В момент времени /₂ , когда напряжение на базе щ ₂ (на правой обкладке С) превысит нуль,.

открывается транзистор VTj. Напряжение на его коллекторе становится равным нулю, благодаря чему запирается транзистор VT и после заряда конденсатора, но цени +Е_К —> R_K —> С —> база — эмиттер VTi одновибратор возвращается в исходное состояние.

Другие схемные решения одновибраторов. На рис. 4 , а изображена схема одиовибратора с эмиттериой связью, содержащего один источник питания. В этой схеме в исходном (длительно устойчивом) состоянии транзистор VT 2 открыт и насыщен, транзистор VT закрыт. Открытое состояние VTi поддерживается базовым током, протекающим через резистор R&, а закрытое состояние транзистора УТ — резисторами R, R ₂ и /?,. Их сопротивления выбираются такими, чтобы напряжение база-эмиттер транзистора VT ] было меньше нуля. Напряжение на конденсаторе С несколько меньше и равно.

Расчет конденсатора с воздушным охлаждением

... с ограниченными водными ресурсами. Несмотря на то что системы с воздушным охлаждением конденсаторов в сравнении с водяным имеют более низкую начальную стоимость, меньшие эксплуатационные расходы и более ... служит для отвода теплоты в окружающую среду. Главным фактором, влияющим на режим работы конденсатора и установки в целом является температура окружающей среды, величина которой определяет прежде ...

После подачи запускающего импульса на базу транзистора VT одновибратор переходит во временно устойчивое состояние, когда открыт и насыщен транзистор VT , а транзистор VT 2 закрыт. В этом состоянии происходит перезаряд конденсатора С. После того как Uc станет равным нулю, транзистор VT 2 открывается и одновибратор возвращается в устойчивое исходное состояние.

Недостаток рассмотренных схемных решений состоит в том, что изза большой постоянной времени R_K] C затягивается процесс восстановления исходного состояния (рис. 3, в).

Приведенная на рис. 4,6 схема одновибратора лишена указанного недостатка благодаря введению эмиттерного повторителя на транзисторе УТ$. В этой схеме после перехода транзистора УТ$ в открытое состояние конденсатор С заряжается через открытый транзистор VT -? (вместо R _K |), имеющий значительно меньшее сопротивление, чем R_K . Благодаря принятой мерс нс только уменьшается длительность среза формируемого импульса, но и появляется возможность повышения частоты запускающих импульсов. Полупроводниковый диод VD предназначен для создания цепи перезаряда конденсатора в квазистатическом состоянии: +Е_К —»/?_б2 —> С —» VD —> коллектор-эмитгер УТ.

Мультивибратор. Назначение и схемные особенности. Мультивибратором называют релаксационный автогенератор, предназначенный для генерирования прямоугольных импульсов с заданной длительностью и частотой повторения в тех случаях, когда не предъявляется жестких требований к стабильности указанных параметров. Простейшая схема мультивибратора изображена на рис. 5, я и представляет собой два замкнутых в кольцо инвертора. Такое же схемное решение используется в триггерах. Однако в отличие от триггеров инверторы мультивибратора разделены по постоянному току с помощью конденсаторов и установлены в усилительный режим. Таким образом, в мультивибраторах используется общий принцип генерирования колебаний: положительная обратная связь и усиление, что обеспечивается инверторами. В отличие от LC-генераторов гармонических колебаний в мультивибраторах используется широкополосная нагрузка в виде резисторов R_K] , R _k2 . Поэтому генерируемые колебания имеют прямоугольную форму.

Принцип работы. Рассмотрим работу симметричного мультивибратора (рис. 5, я), схемные параметры которого удовлетворяют следующим равенствам: R_K = R^ = R _K » Rgi ⁼ Rgi⁼ Rg> C = C₂ = С. Полагаем, что мультивибратор находится в состоянии 1 (рис. 5,6,г), в котором транзистор VT открыт («_к] = Щ = 0), а транзистор УТ ₂ — закрыт. В этом состоянии:

• =>
• происходит заряд конденсатора С по цепи: +? —>
• R _k2 —>
• С —> база — эмиттер VT с постоянной времени R&Ci. Поэтому на коллекторе транзистора УТ ₂ устанавливается напряжение и _к2 = Е

=> осуществляется перезаряд конденсатора С ₂ (предварительно заряженного) по цепи: +Е —> R& —> С ₂ —> коллектор — эмиттер УТ с постоянной времени R^ ₂ C₂ . После того как напряжение на правой обкладке конденсатора С ₂ или на базе УТ ₂ превысит нуль (м_б2 = 0), открывается транзистор УТ ₂ и мультивибратор переходит в состояние 2.

Генератор с регулятором напряжения

... комбинации приборов - контакт 61 - вывод "В" регулятора напряжения - обмотка возбуждения - вывод "Ш" регулятора напряжения - выходной транзистор регулятора напряжения - минус АКБ. После пуска двигателя обмотка возбуждения ... потребителей 3 - помехоподавительный конденсатор 2,2 мкФ 4-общий вывод дополнительных диодов (присоединяется к выводу "D+" регулятора напряжения) 5 - держатель положительных ...

В состоянии 2 (рис. 5, в, г):

• => сразу же после открывания VT ₂ происходит запирание транзистора VT отрицательным напряжением и& = -Е , снимаемым с левой обкладки конденсатора С₂

=> происходит заряд конденсатора С₂ по цепи:

• ?? —>
• /?_К | —>
• <7₂ —>
• база — эмиттер VT с постоянной времени R_K C₂ . Поэтому па коллекторе транзистора VT_{ устанавливается напряжение м_к| = Е

=> осуществляется перезаряд конденсатора С (предварительно заряженного) по цепи: +Е —> R& —> С —> коллектор — эмиттер УТ ₂ с постоянной времени R&C. После того как напряжение на правой обкладке конденсатора С или на базе VT превысит нуль (wgi ~ 0), открывается транзистор VT] и мультивибратор переходит в состояние 3.

Далее процессы повторяются.

Мультивибраторы имеют невысокую стабильность длительности периода Т колебаний, так как на величину Т существенное влияние оказывают обратный ток коллекторного перехода и напряжение запирания транзистора, которые в значительной мере зависят от температуры окружающей среды. Поэтому для получения последовательности прямоугольных импульсов обычно используется режим синхронизации мультивибраторов [28, https:// ].

Генераторы линейно изменяющегося напряжения. Общие сведения. Такие генераторы предназначены для формирования линейно нарастающего и линейно спадающего напряжения (рис. 6).

Основными параметрами линейно изменяющегося напряжения являются: период повторения Г; длительности рабочего хода Г _РХ , обратного хода Т_ох и ожидания Т_ож ; амплитуда U, линейность рабочего хода, для оценки которой используют коэффициент нелинейности:

Принцип получения линейно изменяющегося напряжения основан на заряде (разряде) конденсатора.

_ du_r i_c

Так как скорость изменения напряжения на конденсаторе -= —, то.

dt С

для получения линейного напряжения необходимо заряжать конденсатор постоянным током i_c = const. Поэтому схемы генераторов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) строятся с использованием ключей для подсоединения конденсаторов к цепям заряда (разряда) и токостабилизирующих устройств. На рис. 7 приведены структурные схемы ГЛИН для формирования линейно нарастающих и спадающих напряжений.

Реферат регулятора напряжения

... всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва ... регулятора входят следующие функциональные блоки и элементы: измерительный блок, предназначенный для сравнения фактического напряжения с заданным. В измерительный блок входят транзистор VT1, стабилитрон VD1, конденсатор ...

Рассмотрим некоторые варианты принципиальных схем ГЛИН, отличающиеся способами стабилизации зарядного (разрядного) тока конденсатора.

Генератор на основе R С — ц е п и. Схема такого генератора с линейно нарастающим напряжением, приведенная на рис. 8, я, содержит зарядную ЯС-цепь, транзистор VT с резистором /?_б в базовой цепи и разделительный конденсатор С_р , связывающий генератор с источником импульсов ц_вх (/);

В исходном состоянии (и^ = 0) транзистор VT открыт и насыщен током базы, который задается выбором соответствующего значения Re. Напряжение на его коллекторе, а следовательно, на конденсаторе С и на выходе генератора близко к нулю (рис. 8, в).

При подаче на базу транзистора отрицательного импульса длительностью т_и транзистор закрывается и конденсатор начинает заряжаться от источника питания +Е через резистор /?_к , (рис. 8,6).

Напряжение на конденсаторе и на выходе схемы изменяется по экспоненциальному закону, стремясь к +Е (рис. 8, в).

По окончании действия входного импульса транзистор VT открывается и конденсатор быстро разряжается.

Недостаток схемного решения — низкий коэффициент использования напряжения питания U/E , так как для получения малых искажений задействован начальный участок экспоненты.

Генератор с токостабилизирующим транзистором. Генератор позволяет сформировать линейно спадающее напряжение. Схема генератора приведена на рис. 9. Ее отличие от рассмотренной выше схемы состоит в том, что:

• =>
• конденсатор С включен последовательно с транзистором VT, выполняющим функции управляемого ключа;

• => дополнительно введен каскад с общей базой на транзисторе VT₂ , предназначенный для стабилизации разрядного тока конденсатора. Известно,.

что каскад с общей базой обладает высоким выходным сопротивлением, а поэтому является источником тока (/^ = const), направление протекания которого соответствует току разряда конденсатора С. Как видно из рис. 9, в, при фиксированном токе базы i^i = const коллекторный ток транзистора VT ₂ изменяется в незначительных пределах.

При отсутствии входного импульса (м _вх = 0) конденсатор С быстро заряжается через открытый транзистор VT с постоянной времени R_K C до напряжения +Е (рис. 9,6).

С поступлением входного импульса и_вх отрицательной полярности транзистор VT запирается. Начинается разряд конденсатора С постоянным коллекторным током /_к2 через транзистор VT ₂ каскада с общей базой в течение действия импульса /_и (рис. 9,6).

Разработка силовой части тиристорного преобразователя постоянного напряжения

... работы является разработка и исследование силовой схемы тиристорного преобразователя постоянного напряжения, разработка схемы и платы формирователя импульсов для управления тиристорами и поиск путей ... Конденсатор C1 применяется в качестве фильтра для подавления высокочастотных помех. Принцип работы схемы Подаем питание между стоком и истоком VT1 любой полярности, далее на затвор транзистора ...

После окончания импульса открывается транзистор VT, и процессы повторяются.

Генератор с компенсирующим напряжение м. Такой генератор обеспечивает наименьшее значение показателя нелинейности (1).

Для пояснения принципа действия компенсирующего напряжения воспользуемся схемой на рис. 10, я. Протекающий по цени зарядный ток равен.

Если u_K (t) = udt), то i (t) = E/R, т. е. конденсатор С заряжается постоянным током, поэтому скорость заряда конденсатора постоянна и напряжение изменяется по линейному закону.

Схема генератора, реализующая принцип компенсации, изображена на рис. 10,6. В ее состав входят:

• =>
• каскад на транзисторе УТ, представляющий собой по сути дела рассмотренный выше ГЛИН на основе /?С-цепи (рис. 1,а). Отличие со;

стоит лишь в том, что в коллекторную цепь дополнительно включен диод VD , функции которого будут пояснены ниже;

• =>
• эмитгерный повторитель на транзисторе VT₂ , выполняющий функции источника компенсирующего напряжения. Вход эмиттерного повторителя подключен к выходу первого каскада;
• выход является выходом генератора;

• =>
• конденсатор С ₀ «С, выполняющий функции источника постоянного напряжения Е (рис. 10м). Конденсатор Со включен между общей точкой VD и R_K .

В исходном состоянии транзистор VT открыт и насыщен. Напряжение на конденсаторе С практически равно нулю, поэтому транзистор VT ₂ закрыт и напряжение на выходе генератора м_вых = 0. Конденсатор С ₀ заряжен до напряжения VT 1 по цепи: +Е —> VD —> С₀ —> R? —> общая точка схемы.

С поступлением входного импульса отрицательной полярности транзистор VT закрывается, и конденсатор С начинает заряжаться от источника питания +Е через диод VD и резистор R_K . Возрастающее напряжение U_c на конденсаторе С передается через эмиттерный повторитель и конденсатор Со (не успевающий заряжаться из-за большого значения емкости) на катод VD, и диод запирается. Образуется автономная цепь заряда конденсатора С: +С₀ —> R_K —» С —> эмиттерный повторитель на УТ ₂ —» — С₀ , эквивалентная по функциям цепи на рис. 10,а. По этой цепи происходит дальнейший заряд до окончания входного импульса, после чего схема вернется в исходное состояние.