ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
.pdf
3.Однокаска11.2. |
дныйстабилизаторнапряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c термокомпенсацией |
||||||||||||||
Температурнаяко |
|
мпенсациявэтомслучаеожетбытьдостигнута |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
включениемпоследовательносостабилитрономдиодовпрям |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
направле- |
|||
нии(D2 |
D3нарис. |
45). |
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Однакоприэтвозрам |
|
|
с- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
10.0Ohm_1% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тает |
внутреннеесо |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
противлениестабилиз |
|
а- |
|
|
|
|
|
V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1 |
|
|
|
|
R2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
торанапряжениязасчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1N4728A |
|
|
|
|
10.0kOhm_1% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
дифференциальногос |
|
о- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
|
|
|
|
|
||
противлениятермоко |
|
|
м- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1N3611GP |
|
|
|
|
||||
пенсди.рующиходов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крттермоко, гоме |
|
|
м- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D3 |
|
|
|
|
|
|
пенсирован-ныйстаб |
|
и- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1N3611GP |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
лизнапряжениятор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
имеетпониженныйк |
|
|
о- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
эффициентстабилиз |
|
|
а- |
|
|
|
|
|
Рис. |
45.Однокаскадныйстаб |
илизатор |
|||||||||||||||
ции.Длясхемыстабил |
|
|
и- |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
напряжениястермокомпенсац |
ией |
||||||||||||||||||
зации,изображе |
ннойна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рис. 45,онбудет |
равен: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Kст |
= |
|
|
|
|
|
|
U0 R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(7) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
i |
(R |
+ R |
' |
) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где R ' |
- суммарноединамическсопротивлениетерм компенсирующих |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
s
диодовD2, D3.
3.11.3. Двухкаскстабилизаторнапряжениядный
91
|
Еслитребуеповышеннаястсяабильность |
|
|
|
выходногонапряжения |
,то |
||
применяютсядвухкаскадн |
ыесхемыстабилизатороврис(. |
46). |
|
|||||
|
|
R1 |
|
R2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.0Ohm_1% |
10.0Ohm_1% |
|
|
||||
V1 |
|
D1 |
|
|
D2 |
|
R3 |
4 V |
|
1N4728A |
|
|
1N4728A |
|
10.0kOhm_1% |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 46.Двухкстабилизаторскадныйнапряжения
Предвстарбнапряжениятельнаялизациявдвухкст скадномбил заторенапряженспомощьюэлементовR1иD1позволяетполучитьдост
точновыс окийоэффициентстабилизациивыходногонапряжения,кот равен:
Kст = |
U |
0 |
R R ' |
|
|
1 |
2 |
||
U |
R R ' |
|||
|
|
i |
s |
s |
где R |
s |
, R ' - внутренниединам |
ическиесопротивстаби. ленияитронов |
|
s |
|
3.Мос11.стабилизаторы4. овыенапряжения
Для мосхемытовой |
|
стабилизацииоднимр( троном |
|||||||
коэффицистабилизациирав: ен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
U |
0 |
|
R |
|
R |
|
ст |
= |
|
|
s |
− |
3 |
|
||
U |
|
R |
R |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
i |
|
2 |
|
1 |
|
Длястабилизаторанапряжения сдвумястабилитронамирис(.
эффициентстабилизацииравен:
и-
а-
орый
(8)
ис. 47. а)
(9)
47.б)к о-
92
K |
|
|
U |
0 |
|
R |
|
R ' |
|
|
ст |
= |
|
|
s |
− |
s |
|
(10) |
||
U |
|
R |
R |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
i |
|
1 |
|
2 |
|
|
где Rs , Rs ' - внутренндинамсопротивстабческ.илеенияитронов
|
|
|
R1 |
|
|
R2 |
|
|
|
R1 |
|
|
R2 |
|
|
|
10.0Ohm_1% |
|
|
10.0Ohm_1% |
|
|
10.0Ohm_1% |
|
|
10.0Ohm_1% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
R4 |
V1 |
R3 |
|
10.0Ohm_1% |
10.0Ohm_1% |
|
||
4 V |
4 V |
|
||
|
R3 |
D1 |
D2 |
D1 |
|
1N4728A |
1N4728A |
||
|
10.0kOhm_1% |
1N4728A |
|
|
|
а) |
б) |
|
|
|
|
Рис. 47.Мостовыестабилизаторыодним( |
)идвумястабилитронами() |
|
||
Вмостовыхпараметрическихста |
билизаторахкоэффициентстабилиз |
а- |
|||
циитеоретическиможбытьсконечномалым,есливыбратьэлементы, |
|
|
|
||
исходяизуслоравенсий |
тванулювыраженияскобках. |
|
|
||
Величинаоткловыходногоапренияжен |
|
иямосхемтовыхстабил |
и- |
||
заторан |
апряженияприизме |
нениитемпературызависитоттемпературных |
|
||
коэффициентовстаби,дляитронов |
|
схемынарис. |
47.аещеиоттемпер |
а- |
|
турныхкоэффициентоврезисторовR1R2Особенн. мо хтовойстью |
|
|
емы |
||
нарис. |
47.бявляется |
озможностьполучения |
|
низкихвыходныхнапряж |
ений |
принебольштемпературномуходезасчетпримене |
|
|
ниястабилитр |
оновс |
|
малоотличающимисятемпературнымикоэффициентами. |
|
|
|
||
93
Следуотме,чтоносительноить |
высокаястабильностьвыходного |
|
|
напряжениявста |
билизаторахнапна.яженияис |
46 и 47 достигается засчет |
|
значительногоухудшенияКПДпосравнениюсосх |
емаминарис. |
43 и 45. |
|
|
|
3.11.5. Заднлабораторнуюниеработу |
|
|
||
1. Исследоднокстватьбилизаторскадныйнапряжениябезтермокомпе |
|
|
н- |
|||
сации: |
|
|
|
|
|
|
1.1.Собратьсхемурис( |
. 43)Добавить. |
последовательно источникпер |
е- |
|||
менапряженияногоВ1, 100Гц.Добавитьприборыдляизмерения |
|
|
о- |
|||
каинапряжениястабилитрудобнее( всеговоспользоватьсяэлне |
|
е- |
||||
ментами AMMETER и VOLTMETER изнабора Indicators). |
|
|||||
1.2.Изменянапряжеисточь ниека |
|
постоянногонапряжиизмерятьния |
|
|||
напряжениетокстабилит.Измеренияпроводитьтехпорна, |
|
|
о- |
|||
катокстабилитрначнетрезкрасти. она |
|
|
|
|
||
1.3.Построитьвольтампернуюхарактеристикустабилитронаобратн( ю |
|
|
|
|||
ветвь). |
|
|
|
|
|
|
1.4.Дляанализасигнвходевыходеловвыпря |
|
мителяустановить |
с- |
|||
цилл.ПодатьвходнойграфсигналканалА,выходной |
|
– каналВ. |
||||
1.5.Наблюдатьнаэкранеосциллографасигналывходевыходе |
|
|
ы- |
|||
прямителя. |
|
|
|
|
|
|
1.6.Рассчикоэффициентстабилизациить. |
|
|
|
|||
1.7.Измеритьнапряжениепульсацийвых,меняяодеемынапряж |
|
|
ение |
|||
постояннисточникапитанияслегоотдо1В10.Пвательно |
|
|
о- |
|||
строитьграфик |
|
Uд( Uп). |
|
|
|
|
1.8.Созотчетд(атьокумент |
|
Word, Exel)В.отчетзанр зультатысти |
з- |
|||
мерений,гр |
афики,расчеты. |
|
|
|
||
2. Исследоднокаскадныйвать |
|
стабилизаторнапряжениятермокомпенс |
а- |
|||
циейри( |
с. 45)Исследование. пров |
одитьаналогичнопунктам1.1 |
– 1.8. |
|||
94
|
Диодыспользоватьиз/р№1. |
|
|
|
|
|
|
3. |
Исследоватьдвухкст скадныйбилизатор |
|
наприс(.яжения |
46)Исслед. |
о- |
||
|
ванияпроводитьаналогичнопунктам1.1 |
|
– 1.6. |
|
|
|
|
4. |
Исследоватьмостабилизаторовойнапряжениясод |
|
нимстабили |
троном |
|||
|
(рис. |
47.а)Исследования. проводитьанало |
|
гичнопунктам1.1 |
– 1.6. |
|
|
5. |
Исследоватьмостабилизаторовойнапряжения |
|
сдвумястабилитронами |
|
|||
|
(рис. |
47.б)Исследования. |
проводитьаналогичнопунктам1.1 |
|
– 1.6. |
|
|
Т а б л и ц а 3
Заднлабораторнуюние |
боту №3 |
№варианта 
Стабилитрон 
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1N4728A |
1N4741A |
1N5221B |
1N5222B |
1N5266B |
1N5943B |
1N747A |
1N749A |
1N748A |
1N992B |
№варианта 
Стабилитрон 
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
1N4729A |
1N4681 |
BZV55BZV55BZV55- |
BZV55C2V7 |
BZX55- |
1N4371 |
1N4370A |
1N4372A |
|||
C2V3 |
C2V4 |
C4V3 |
C3V0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
3.Контрольные11.6вопросы.
1.Основпридействнстабципойиипримехлитроя. нениеов
2.Положениерабочегоучасткастабилитрона.
3.Видыстабиипримехлитро. нениеов
4.Основныепараметрыстабилитронов.
5. Особенностиоднокаскадного,двухка |
скадногоимостового |
стабилизато- |
ров напряжения. |
|
|
6.Смыслтермокомпенсации.
7.Сравнениеразличныхсхемстабилизациинапряжения.
95
3.12. Лабораторнаяработа№4.
Исследованиесглаживающихфильтров
Назначение |
|
|
|
|
|
|
Напряжениятокинавысхвыпрямодеемимеютпуления |
ьсирую- |
|||
щийхарактер. |
Допульсацииустимыенавыходеисточниковзависяттания |
|
|
||
отхарактеранагрузкимогутсосотавлятьысячныхдолейпроцентапе( |
|
р- |
|||
выекаскадымикро |
|
фонныхусилителей)доеддесятковницпроцентови( |
|
с- |
|
полниустройства).ельные |
|
|
|
|
|
|
Переменныесоставляющиевыпрямленногонапряжениятокасущ |
|
е- |
||
ственноухудшаюткачестве |
|
нныепоказатпитаустройстве,поэтомумыхли |
|
|
|
дляихуменьшенияприменяют |
сглаживающиефильтры |
,включенныеме |
ж- |
||
дусхемойвыпрямл |
|
енинагрузкойя. |
|
|
|
Коэффициентсглаживания |
|
|
|
||
|
Способностьуменьшенияпульссглафцж оценивйльтравающего |
|
а- |
||
етсякоэ |
ффициентомсглаживания,которыйпредссобойотношавляетние |
|
|
||
коэффициентовпульс |
ацийнавходеивыходефильтра: |
|
|
||
КСГЛ |
= |
К |
П _ ВХ |
|
КП _ ВЫХ |
||||
|
|
|||
Кромеобеспечениявыск эффициентакоглаживан должнывлиятьнаработуисточнпитаниязначит( ,питаемкаустрого ства),обладаяприэтомвысокойэффективностприм нимгабарльюных тах,массе,стоимости.
(11)
ия,фильтрыне
й-
и-
3.Простейшие12.1сглаживающие. фильтры |
|
|
|
Принципдействия |
|
|
|
Простейшимисглажив |
ающимифильтрамиявляются |
индуктивный и |
|
емкостной фильтры.Впервслучаепоследовательномнаг |
рузвключой |
а- |
|
96
етсядроссель,вовтором |
|
– паралленагрузкевключаеьно |
тсяконденсатор. |
|||
Принцдействияэтфильтровпхоснразличииовансопротивлениядля |
|
|
|
|||
частотныхсоставляющих |
ыпрямляемоготока. |
|
||||
Емкостнойфильтр |
|
|
|
|
||
|
Дляработывыпрямителпринцзначпиальноемеетхарактерйние |
|
|
|
||
фильтра,включенногонавыходевыпрямителя.Выпрямители,н |
|
|
агруженные |
|||
наемкостнфильтр,исповширокомйльзуютсядиапазоневыпрямленных |
|
|
|
|||
напряженимощностей.Трансфо |
|
|
рматорыэтихвыпрямителейдолжны |
|
||
иметьбольшуюмощно,чемвыпрямителисиндуктивнымтьфиль |
|
|
тром. |
|||
|
Кнедостаткамвыпрямите |
|
лсеймкостнымфильтромотнболсится |
ь- |
||
шаяамплитудатокачерезвыпрямитель |
|
|
ныйдиодвмоментвключени |
яисто ч- |
||
ника. |
|
|
|
|
|
|
Индуктивныйфильтр |
|
|
|
|
||
|
Выпрямителисиндуктивнымфильтромприменяютсяширокомди |
|
|
а- |
||
пазоневыпрямленныхнапряжепримощотдесяийосвадонтковтях |
|
|
|
е- |
||
сколькихкило |
ваттипритокахсвышеА1.Такиевыпрямименеютели |
|
ь- |
|||
шеевнутреннеесопро |
тивлениепосра |
внениюсвыпрямителямисемкостным |
|
|||
фильтром, |
чтоуменьшаетзависимостьвыпрямле |
|
нногонапряженияоттока |
|||
нагрузки.Пр мененндуктиве |
|
ногофильтраграниимпульстокачивает |
е- |
|||
рездиод. |
|
|
|
|
|
|
|
Недостатвыпрямителейфкомявляютсяльтромперенапряж |
|
|
е- |
||
ния,возниприкла,чтоюпрщиеопасностьдставляетниидляэлеме |
|
|
н- |
|||
товсамоговыпрямителяегонагрузки. |
|
|
|
|
||
|
|
3.12.2. Сложныесглаж |
ивающиефильтры |
|
||
|
Сложныесглаживающиефильтрыстрнаосновеятсяпростейших, |
|
|
б- |
||
разуяодн |
озвенимногозвенные |
фильтры. |
|
|||
97
3.12.3. Г-образныйиндуктивно |
-емкостный(LC)фильтр |
Применение
Г-образныйиндуктивно висточникахсреднейбольшоймощносвследствиетого,чпадение напряжениянафильтремо носделсравнительномть лымите самымобеспечить
болеевыс окийКПД.
-емкостный( |
LC) фильтррис( |
. 48)примен яется |
ж- |
D1 |
L1 |
|
а- |
|
||
1N3611GP |
1.0mH |
|
|
|
|
||
|
V1 |
C1 |
R1 |
|
10 V |
10uF-POL |
10.0kOhm_1% |
|
50 Hz |
|
|
|
0Deg |
|
|
Рис. 48.Индуктивно -емкостныйфильтр
Недостатки
•сравнительнобольшиеразмерывес;
•дроссефильтраявисточникомяетсяпомех,создаваемыхмагнитным
полемра |
ссеяния; |
|
|
• дроссельфильтраиногдаявляетсяпричинойслож |
переходныхпр |
о- |
|
цессов, |
приводящихкискажениямработеустройствусилителя( ,переда |
|
т- |
чит.п.ка); |
|
|
|
• фильнеустрмедленаняетизмененийпитающихнапряженийых.
Выборноминаловэлементов |
|
Произведение LC (Гн*мкФ)зависитотнеобходимогокоэффициента |
|
сглаживанияфильтра |
КСГЛ иопределяетсяпоприближеннойформуле: |
|
LC = 25000(K |
СГЛ |
+1) /(mF 2 ) , |
(12) |
|
|
c |
|
|
где: Fc — частотавыпрямляемоготокаГц(); |
|
m - количествофаздля(одн |
о- |
|
полупсхвыпрямлериодноймы |
ения m =1,длядвухполупериодной,мо |
стовой |
||
ипараллельнойсхе |
мыудвоениянапряж |
|
ения m =2). |
|
98
Величины L и Сдолжныбытьвыбранытак,чтобывыпоуслонялось |
|
|
|
- |
|||
вие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πmFc L > 1/(2mπFc C) |
|
|
(13) |
||
Еслипроизведение |
LC больше200тофи...сл250,делаьтредуеть |
|
|
|
|||
двухз,причемвтореннымзвеновыпжнопосхемелнитьRC |
|
|
|
|
-фильтра. |
||
|
3.12.4. Г-обреостатноазный |
-емкостный( |
RC)фильтр |
|
|
||
Применение |
|
|
|
|
|
|
|
Г-образныйеостатно |
-емкостныйфильтррис( |
. 49)целесообразно |
при- |
||||
менятьприм |
алвыпрямленныхтокахменее( 15мА)...инебольших20зн |
|
|
|
|
а- |
|
ченияхко |
эффициентасгл |
а- |
|
|
|
|
|
живания. |
|
|
D1 |
R2 |
|
|
|
Такойфильтрявляется |
|
1N3611GP |
10.0kOhm_1% |
|
|
|
|
достаточнодешевым,имеет |
|
V1 |
|
C1 |
R1 |
|
|
|
|
|
10 V |
|
10uF-POL |
10.0kOhm_1% |
|
малыеразмерыив. с |
|
50 Hz |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
0Deg |
|
|
|
|
||
Ихприменяютвкач |
е- |
|
|
|
|
|
|
ствеэл развязкиментов |
|
|
|
|
|
|
|
цепяхпитания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
49.Реостатно -емкостныйфильтр |
|
|
|
Недостатки
МалыйКПДиз -забольшогопадениявыпрнапряжениямленного
сопротивленииф . льтра
Выборноминаловэлементов
Произведение RC (Ом*мкФ)определяетсяпоприближеннойформуле:
RC = 150000 KСГЛ /(mFc ) |
(14) |
Сопротивление R выбираетсяизуслдопустимоговияпаденияв |
ы- |
прямленного апряжения Uдоп нафильтре. |
|
99
|
3.12.5. П-образный LC-фильтр |
|
||
СхемаП |
-образного LC-фильтраприведенарис |
. 50. |
|
|
|
D1 |
L1 |
|
|
|
1N3611GP |
1.0mH |
|
|
|
V1 |
C1 |
C2 |
R1 |
|
10 V |
|||
|
1uF-POL |
1uF-POL |
10.0kOhm_1% |
|
|
50 Hz |
|||
|
0Deg |
|
|
|
|
Рис. |
50.П -образныйLC |
-фильтр |
|
Принципдействия
Сглаживающеедействие |
П-образного LC-фильтможноупроа щенно |
представитькаксовместноедействиедвухфильтров.Коэффициентсглаж ваниятакогофильтраравенпроизведениюкоэффициентовсглаживания
ньев:
КСГЛ _П = КСГЛ _С КСГЛ _Г
Недостатки
•громидозрогдк;освизнатьселя
•зависимоскоэффициентасглаживанияоттокаьнагрузки;
•наличиеперехпро; цессовдных
•излучениефильтромэлектромагнитныхпомех.
и-
е-
(15)
3.12.6. Электронныесглаживающиефильтры |
|
|
Отнедостатков,присущи |
хвышеперечисленнымфильтрам,свободны |
|
электронныесглаживающиефильтры |
,включепопринныеципу |
LC- |
|
100 |
|