ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
.pdf
|
|
а) |
|
б) |
|
Рис. 37.Напряжениенавыходедвухполупервыпрямиодноготел |
|
я |
|
|
безко |
нденсатораС1)идопол( кондеенС1б)н( саторомого |
|
|
|
|
|
XSC1 |
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
T |
|
|
|
A |
B |
|
|
|
|
D1 |
|
V1 |
T1 |
1N3611GP |
|
|
R1 |
|
|||
10 V |
|
|
|
|
50 Hz |
|
|
10.0kOhm_1% |
|
0Deg |
|
TS_POWER_VIRTUAL |
C1 |
|
|
|
|
||
|
|
D2 |
10uF-POL |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1N3611GP |
|
Рис. |
38.Двухполупервыпрям,дополкоительндо енсатыйый |
|
оромС1 |
81
|
3.Мостовая10.схема6.выпр мления |
|
|
|
|||
Состав |
|
|
|
|
|
|
|
Мостоваясхема |
|
выпр(.исямления |
39)содержит |
двепарыдиодов, |
|
||
включенныхп |
о схемечетырехплечногомостаиработающихпоочереднона |
|
|
|
|||
однунагрузку. |
|
|
|
|
|
|
|
Какиранее,всхдляегомеисследованиякачествепитающейсети |
|
|
|
|
|||
используетсяисточникпер |
|
|
еменапряженияного |
V1,вкачественагрузки |
- |
||
резистор R1Для.получениявременныхдиаграмм |
|
используетосяциллограф. |
|||||
Работасхемы |
|
|
|
|
|
|
|
Втечеодполупериопаруниеоготокпротекчерезоднуиодовет, |
|
|
|
|
|||
нагрузку R1ивторичную |
обмоткутрансформатораТ1Во.вторуюполовину |
|
|
||||
пеработаетиодадругаяпдиодовра.Таким |
|
|
|
образом,черезнагрузкуток |
|
||
протекаетвтечениевсегопериода |
|
|
номнапр(.исавлении |
40.а). |
Вэтой |
||
схемекоэффициентпульрасацсчтакже, тываетсяйдляакдвухполуп |
|
|
|
е- |
|||
риодноговыпрямителя. |
|
|
|
|
|
|
|
Какивслучаедвухполупервыпрям,мосхемтовителемоднымая |
|
|
|
|
|||
выпрямленияможетбытьдополнена |
|
|
конденсатором.Результатыработы |
|
мо- |
||
стовойсхемывыпрямлкондения |
|
|
нсаторомпредставленынарис. |
40.б. |
|
||
Достоинстванедостатки |
|
|
|
|
|
|
|
Кдостоинствамсхемыжтнестивозиспользованияожностьд |
|
|
|
и- |
|||
одовсменьшимобратнымпряженвыскоэффииемй |
|
|
|
|
циентспол |
ьзо- |
|
ваниямощноститран |
|
сформатора. |
|
|
|
|
Применение
Используетсяв устрповышействахмощпривыхностинйдных
напряженияхотдесятковдосотенвольт.
82
V2 |
T1 |
|
10 V
50 Hz 0Deg
TS_POWER_VIRTUAL
XSC1
G
T
A B
2 |
D1 |
1B4B42 |
|
4 |
1 |
3 |
|
R1 |
|
10.0kOhm_1% |
|
Рис. 39.Мостовойвыпрямитель
а) |
б) |
Рис. 40.Напряжениенавыходемостовоговыпрямител |
ябезконденсатораС1)идополненного( |
|
конденсаторомС1б)( |
83
|
3.Ум10.7напряжения.ожители |
|
Принципдействия |
|
|
Принципдейсхемумножентвиянапряженияос ованемспол |
ь- |
|
зованиипроцессаразряданесколькихконденсаторов,заряженныхчерез |
ы- |
|
прямитель,на однунагрузку.Наиболеечастопрактикеиспользуютсясх |
е- |
|
мыудвоениярис(. |
41)иутроениянапряжения.Результатымоделиров |
ания |
схемыудвоениянапряженияпредставлены |
ис. 42. |
XSC1
G
T
A B
|
D1 |
|
|
V1 |
|
10 V |
1N3611GP |
|
50 Hz |
C1 |
|
0Deg |
10uF-POL |
R1 |
|
|
10.0kOhm_1% |
|
C2 |
|
|
10uF-POL |
|
|
D2 |
|
|
1N3611GP |
|
Рис. 41.Схемаудвоенияпряжения
Работа схемыудвоениянапряжения
Схемаудвоенияпряженияпредсобойтавляетоедвухоинение |
д- |
нополувыпериодныхрямит елей.
84
Применение
Применяетсяпривысокихнапряженияхдо(1кВ)...небольших2 т |
о- |
кахнагрузки.
Пульсациин апряжения
Приближенная формула длякоэффициентапульсацийсовпадает |
ы- |
||
ражением( |
3). Пульсациинакаждомконденсаторесхемыудвразаоения2 |
|
|
большепульсацийнав |
ыходе. |
|
|
Рис. 42.Напряжениенавходевыс удвоенияемынапряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Зад10нлабораторную.8.ниеработу |
|
|
|
|
|
1. Иcследоднополуватьсхемувыпрямлеериоднияую |
|
|
|
|
|
||
1.1. |
Собсхемур(.атьис |
32)Выпрямительный. |
диодспользоватьиз/р |
|
|||
№1Тран. |
сформатор - «идеальный»безпотерь( ) |
|
|
TS_POWER_VIRTUAL из |
|||
набора Basic. |
|
|
|
|
|
|
|
1.2. Наблюдатьнаэкранеосциллографасигналывходевыходе |
|
|
|
|
ы- |
||
прямителя. |
|
|
|
|
|
|
|
1.3. Добавить всхемуконденсатор |
С1рис.( |
34)Наблюдать. |
наэкранео |
с- |
85
циллографасигналывходевыходевыпрямителя |
|
. |
|
||
1.4. Определитьпоосциллограм литудульсацийнвыходефувыпр |
|
я- |
|||
мителя.Приизмеренияхиспорганыльзуправленияоватьсциллографом |
|
|
|||
(AC/DC, Scale, Y position)дляканаловАиВ. |
|
|
|||
1.5. Рассчитатьэкспериментальный |
теоретическийкоэффициенты(3) |
|
|||
пульс.Срзначениявнитьций. |
|
|
|
|
|
1.6. Вставиотчедокумент( ь |
|
Word)копииэкрановосциллографам |
о- |
||
ментизмеренияпульсацийнавыходевыпрасчетыямик еля |
|
|
оэффициен- |
||
товпульсаций. |
|
|
|
|
|
1.7. Исследзависимостьк ватьэффициентовпульсацийотемкостифил |
|
ь- |
|||
трующегоконденсато,ув значенияличгов2,раз10в5. |
|
|
|
||
1.8. Исследзависимостьк ватьэффициентовпульсацийсопротивле |
|
- |
|||
ниянагру,увезличгокиначенияв2,в5 |
|
|
10раз. |
|
|
2. Иcследовать двухполусхемувыпрямлеериоднуюия |
|
||||
2.1. Собсхемыр(.атьис |
|
36 и 38) |
|
||
2.2. Повторитьэксперименты1.2 |
-1для.8двухполупериодноговыпрямл |
е- |
|||
ниярис(. |
38)Прирасчетах. использоватьвыражение(4). |
|
|
||
3. Иcследовать мосхемтоввыпрямленияую |
|
|
|||
3.1. Собратьсх |
емурис(. |
39). |
|
|
|
3.2. Добавитьсхемуконденсаторповторитьэксперименты1.4 |
|
-1для.8 |
|||
мостовоговыпрямления. |
|
|
|
||
4. Иcследоватьсхемуудвоениянапряжения. |
|
|
|||
4.1. Собсхемур(.исать |
|
41). |
|
|
|
4.2. Добавитьсхемуконденсаторповторитьэксперименты1.4 |
|
-1.8 для |
|||
удвоителянапряжения |
|
. |
|
|
|
4.3. Определитьэксперименткоэффициеум ожапряжльеныйият |
|
е- |
|||
ния. |
|
|
|
|
|
86
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2 |
|
|
|
Заднлабораторнуюниеработу |
|
|
№2 |
|
|
|
|||
№варианта |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Амплитуда,В |
|
10 |
10 |
20 |
20 |
10 |
10 |
5 |
5 |
20 |
20 |
Частота,Гц |
|
50 |
50 |
50 |
50 |
100 |
100 |
100 |
100 |
200 |
200 |
Rн,кОм |
|
10 |
10 |
27 |
5,1 |
5,1 |
7,5 |
1,0 |
5,1 |
5,1 |
5,1 |
C,мкФ |
|
10 |
22 |
3,3 |
10 |
10 |
22 |
22 |
7,5 |
10 |
5,1 |
№варианта |
11 |
|
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Амплитуда,В |
5 |
|
5 |
10 |
10 |
5 |
5 |
10 |
10 |
5 |
5 |
Частота,Гц |
200 |
200 |
400 |
400 |
400 |
400 |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
|
Rн,кОм |
15 |
|
12 |
15 |
6,8 |
1,5 |
1,5 |
6,8 |
1,5 |
1,5 |
1,0 |
C,мкФ |
1,0 |
1,0 |
2,2 |
2,2 |
4,7 |
2,2 |
2,2 |
4,7 |
2,2 |
2,2 |
|
Вслучаепоявленияокнасообщениемошибке |
|
|
|
|
|
Simulation |
Error |
||||
Log/Audit Trail произвесамостподборнтиятельноминалэлементов |
|
|
|
|
|
|
|||||
схеме. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.10.9. Контрольныевопросы
1.Назначениесоставвыпрямителей.
2.Требованияквыпрямителям.
3.Основнвыпрямителейсхем ихсравнение.
4.Составиработаоднополусхемывып.рямлеериоднияой
5. |
Достоиннедо,применениестоднополупериоднойаткивасхемыв |
ы- |
|
прямления. |
|
|
|
6. |
Достоиннедодвухполупериоднойстаткивасхемы |
|
выпрямления. |
7. |
Применение,достоиннедомостхемытовойваатки |
|
выпрямления. |
8. |
Особеумножителейности |
напряжения. |
|
87
|
3.11. Лабораторнаяработа№3. |
|
|
|
Исследованиестабилизаторовнапряж |
ения |
|
Вбольшинствеслучаевисточникипитаниянемогутсамостоятельно |
|
|
|
обеспечитьтребуемуюста |
бильностьнапряжениятока.Напрактикенах |
о- |
|
дятприменениепараметр,компенсацическионные |
|
мпенсационно- |
|
параметристабил.Начиеаиспользуютболеезаткиетопараметричры |
|
е- |
|
скиестабилизаткоторых,работаоснизмененииаванапараметровст |
|
а- |
|
билизирующегоэлементадляк мпенвлияниядестабациилиз |
|
ирующих |
|
факторов. |
|
|
|
Применение |
|
|
|
Стабилнапряженияиспользуютсязаторывисточникахпитаниядля |
|
|
|
стабилизациипостоянногонапряжения, вкачествеистопочников |
|
р- |
|
ногонапряжения. |
|
|
|
Принципдействия |
|
|
|
Встаб илизаторахнапряженияприменяют |
|
сяэлементыснелинейной |
|
вольтамперхаракте,напнаркистикойяжениемалоторыхзависитот |
|
|
|
протченихкающрезто.Вкачтакихэлементовствегоиспользуются |
|
о- |
|
лупровостабилитроныд(никовые |
одыЗенера, |
Zener diodes). |
|
Приизмене |
ниивходногонапряжтокчерстабезизменяеяилитрон |
т- |
|
ся,чтоприводиткнезнач |
ительнымизменениямнапряжениястабилитроне |
||
и,следовательно,нагрузке. |
|
|
|
3.11.1. Однокаскадныйстабил |
изаторнапряжения |
|
|
Состав |
|
|
|
Схемаоднокстаскадногобилизат |
ра |
напряженияприведена |
|
рис. 43.Онсостоитизстабилитрона |
D1иограни |
чивающегорезистора |
R1. |
88
ДлястабилнапряженияспзацииобральзуетсявеВАХстабилвьн |
|
|
ит- |
||
рона.Резистор |
R1нужендляограничениявеличинытока,протекающего |
|
е- |
||
резстабилитронис |
|
ключениятепловогопробоя |
|
p-n перехода. |
|
Дляисследования |
стабилизаторанапряжения |
используетсяисточник |
|
||
постоянногонапряжения |
|
V1Резистор. |
R2выступаеткачественагрузки. |
Его |
|
номожноиналзменять. |
|
|
|
|
|
R1
10.0Ohm_1%
V1 |
|
D1 |
|
R2 |
4 V |
|
1N4728A |
|
10.0kOhm_1% |
|
|
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Рис. 43.Однокаскадныйстабилизаторнапряжения |
|
Примеррабсхемыотыднокстаскбилизатнапряжениядногора |
и- |
|
веден нарис. |
44. |
|
а) |
б) |
Рис. 44 Напряжениянавходе)(выходеб()однокстаскбилизатнапряжениядногопри( ра
подключенномис точникепеременногонапряжения)
89
Коэффициент стабилизации |
|
Коэффицистабилизацииопрпоеприближеннойделяетсянтформу |
ле: |
|
Kст |
= |
|
U0 R1 |
, |
(5) |
|||
|
|
U |
i |
R |
|||||
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
где: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
U0 – изменение апряжениянастабилионо(зависитосопротироне |
|
|
|
|
в- |
|||
ленияограничрезистовнутвающегосопротивеннего |
|
|
|
|
|
|
лениястабил |
ит- |
|
рона); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
R1 - сопротивлениеограничрезистора; вающего |
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
Ui – изменение питающегонапряжения; |
|
|
|
|
|
|
||
• |
Rs - внутреннеединамическоесопротивстаби(раблениеитрона |
|
|
|
|
|
|
|
очем |
участке): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rs |
= |
|
dU s |
|
|
|
(6) |
|
|
|
dI s |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
где Us и Is - напряженрабочемитокчерезстабилитронна участке.
Достоинстванедостатки |
|
|
|
|
|
Недостаткполупрстабиомводникявляетзавиитросяимостьноввых |
|
|
|
|
|
ихпараметровоттемпер |
атуры.И |
зменениетемприводитературыксдвигу |
|
|
|
ВАХиизмвеличиненпадеюныия |
|
напряженияст |
абилитроне. |
|
|
Температурныйкоэфф |
ициентнапряжения |
|
|
|
|
Паденапряжениястабилитронеиеоцениваетсявеличинойтемпер |
|
|
|
а- |
|
турногокоэффициентанапряженияТКН()стаб |
|
илитрона.О |
нопределяетот |
- |
|
клонениевыходногонапряженнапряжстабилприизмезаторания |
|
|
|
|
ении |
темпер.Уст,чанаибольштновленоурытемперзависимостьтурная |
|
|
|
|
|
наблюдаетсядляприбонапряжеов |
|
ниемстабилиз |
ации Us |
>В.5,5 |
|
|
|
90 |
|
|
|