Пысықтау сұрақтары

1. Аналогты – цифрлық түрлендіргішті құру принципі?

2. «Кернеу - код» түрлендіргішінің кезекпен санау әдісімен жұмыс істеуінің мағынасы?

3. АЦТ – түрлендіргішінің құрамындағы әрбір элементтің атқаратын қызметі.

Әдебиеттер

1. Мукашев К.М., Шадинова К.С. Основы электроники и схемотехники. Алматы, 2008.

2. Гиттис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. - М.: Энергия, 1970.

3. Смолов В.Б., Угрюмов Е.П. и др. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. - М.: Энергия, 1976.

21. Айнымалы токтың түзеткіштері

Қажеттілігі: Барлық автоматтық және электрондық қондырғылар тек орнықты тұрақты ток көзінің энергиясын тұтынған кезде ғана өзінің міндетін орындай алады. Электр энергиясын өндіруші генераторлар тек айнымалы токты өндірумен шұғылданады. Өйткені айнымалы токты тасымалдау, бөлшектеу тұрақты токқа қарағанда оңай және тиімдірек. Сондықтан тұтынушы мен (электрондық құралдар, құрылымдар) генератор арасында айнымалы токтың энергиясын тұрақты токтың энергиясына түрлендірушінің болуы міндет. Мұндай түрлендірушілер екінші реттік ток көздері деп аталады. Ешбір радиоэлектрондық құрылғы осындай ток көздерінсіз жұмыс істей алмайды. Сондықтан айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіргіштерді оқып үйренудің маңызы ерекше және бұл мәселе кез-келген электртехникалық курстардың құрамына кіретін іргелі тақырып болып саналады.

Жұмыстың мақсаты:жартылай өткізгіш приборларды екінші реттік ток көздерін құруға пайдалану, сол арқылы фильтрсіз, фильтрлі бір және екі жарты периодты түзеткішетрдің схемасын зерттеу.

Студент білуі тиіс:

1. Бірінші және екінші реттік ток көздерінің міндетін;

2. Екінші реттік ток көздерінің құрылымдық ерекшеліктерін;

3. Трансформатордың міндетін және жұмысын;

4. Жартылай өткізгіш диодтарды вентиль ретінде қолдану мүмкіндігін;

5. Айнымалы токты түзету принципін;

6. Бір және екі жарты периодты түзеткіштердегі физикалық процестерді;

7. Түзетілген кернеудің пульсациялық коэффициентінің мағынасын;

8. Электрлік фильтрлерді құру принципін, пульсациялық коэффициентті азайтуды.

Студент меңгеруі тиіс:

1. Екінші реттік ток көздерінң жұмысын талдауды;

2. Түзеткіштердің схемаларын құруды;

3. Түзеткіштердің негізгі көрсеткіштерін анықтауды;

4. Керекті шамадағы кернеуді өндіру әдістерін;

5. Трансформатордың құрылысын, міндетін;

6. Трансформатордың кернеуді трансформациялау (тасымалдау) коэффициентін анықтауды;

7. Элетрлік фильтрлерді пайдалану әдістерін;

8. Ток көзі тізбектеріндегі ақауларды тауып, жөндеуді.

Жұмыстың қысқаша мазмұны

Электрондық аппаратураларды қоректендіру үшін айнымалы (50 Гц) электр желісі арқылы жұмыс істейтін екінші реттік ток көздері қолданылады. Мұндай ток көзінің құрамына трансформатор (Тр), вентиль (В), электрлік фильтр (Э.Ф), стабилизатор (С) және тұтынушы аппаратура (ЭА) кіреді (1-сурет).

Электр

желісі

50 Гц

1-сурет. Екінші реттік ток көзінің құраушылары.

Трансформатор (Тр) айнымалы ток көзінің кернеуін U₁ сол токтың екінші бір кернеуіне U₂ тасымалдаушы электрмагниттік статикалық аппарат. Өндірілетін кернеудің шамасына байланысты, трансформатор төмендетуші немесе арттырушы болып жасалады; Вентиль (В)- айнымалы токты бір бағытта өтетін токқа түрлендіруші элемент; Электрлік фильтр (Э.Ф) - түзетілген кернеудің пульсациясын азайтуға арналған тізбек; С- түзетілген токтың кернеуін тұрақты мәнде ұстап тұруға арналған құрылғы – стабилизатор; Э.А.-электрондық аппарат, тұрақты ток энергиясын тұтынушы.

Екінші реттік ток көзінің басты құраушысы вентильдік элемент. Оны электр тогын бір бағытта өткізу қабылеті бар жартылай өткізгіш диодтардан құрастырады. Қарапайым вентиль бір жарты периодты түзеткіш түрінде құрылады (2а-сурет).

2-сурет. Фильтрсіз бір жарты периоды түзеткіш (а) және оның диаграммалары (б).

Трансфматордың (Тр) бірінші орамы кернеуі U₁ болатын электр желісіне қосылады. Трансформатордың екінші орамында қажетті мөлшердегі кернеу U₂ пайда болады. Осы кернеу сыртқы тұйық тізбекте вентильдік элемент - диод VD1 арқылы бір бағытта өтетін, бірақ шамасы айнымалы ток i₂ туғызады. Бұл ток тұтынушы R_н арқылы да айнымалы кернеудің U₂ оң жарты периоды кезінде бір бағытта өтіп, оның үстінде соған сәйкес импульстық кернеу U_н туғызады (2б-сурет). Осы токты түзетілген ток деп атайды. Бірақ оның бағыты тұрақты болғанымен, шамасы айнымалы. Түзетілген токты тұрақты және айнымалы құраушыларға жіктеуге болады. Тұрақты құраушысының шамасы жарты период (T/2) ішінде интеграл алу арқылы табылады:

(1)

мұндағы I_2m - екінші тізбектегі ток күшінің амплитудалық мәні. Соған сәйкес тұтынушыдағы түзетілген кернеудің тұрақты құраушысы табылады:

(2)

мұндағы - трансформатордың екінші орамындағы кернеудің амплитудалық мәні екенін ескеріп, тұрақты құраушыны табуға болады:

(3)

Тұтынушыға қажетті кернеудің мәні U₀ түзеткішті жобалау барысында тағайындалады. Сол бойынша (3) теңдеуден трансформатордың екінші орамындағы кернеудің шамасы U₂ есептеледі. Белгілі электр желісінің кернеуі U₁ арқылы трансформатордың тасымалдау коэффициенті табылады:

(4)

егер , трансформатор - төмендетуші,- арттырушы болғаны. Түзеткіштің тиімділігін сипаттаушы көрсеткіш ретінде түзетілген кернеудің пульсациялық коэффициенті қарастырылады:

(5)

мұндағы U_m1 - түзетілген кернеудің 1-гармоникалық құраушысының амплитудасы. Бір жарты периодты түзеткіш үшін оның шамасы

Соған сәйкес келетін пульсациялық коэффициент

(6)

Яғни, бір жарты периодты түзеткіш үшін пульсациялық коэффициент өте үлкен. Бұл жағдай осындай түзеткіштің басты кемшілігі саналады. Сонымен қатар, осындай түзеткіш үшін айнымалы кернеудің U₂ екінші жарты периоды қолданусыз қала береді. Оны тиімді пайдаланудың бір ғана жолы бар - түзеткішті екі жарты периодты етіп құру. Сол үшін түзеткіштің "көпірлі" схемасы қолданылады (3а-сурет). Түзеткіштің схемасы трансформатордан және төрт жартылай өткізгіш диодтардан (VD1÷VD4) құрылады. Диодтар "көпір" тәріздес болып қосылады. Көпірдің в және с түйіндері арасына тұтынушы R_н, a және d түйіндері арасына трансформатордың екінші орамы жалғанады.

Айнымалы кернеудің U₂ алғашқы оң жарты периоды кезінде а түйінінің потенциалы d түйініне қарағанда жоғары. Сондықтан VD1, VD3 диодтары ашық, сыртқы тізбек арқылы жүретін токтың өту жолы: жоғарғы +U₂, а түйіні, диод VD1, в түйіні, тұтынушы R_н, с түйіні диод VD3, d түйіні, төменгі - U₂. Айнымалы кернеудің екінші теріс жарты периоды кезінде енді VD2, VD4 диодтары ашық, сыртқы тізбек арқылы жүретін токтың өту жолы: төменгі (+)U₂, түйін d, диод VD2, түйін в, тұтынушы R_н, түйін с, диод VD4, түйін а және жоғарғы (-) U₂. Тұтынушы R_H арқылы ток екі жарты период кезінде бір бағытта өтеді (3б-сурет).

3-сурет. Екі жарты периодты түзеткіш және оның диаграммасы.

Бірақ трансформатордың екініші орамы арқылы ток i₂ екі бағытта өтуін тоқтатпайды. Түзетілген токтың тұрақты құраушысы бұл жолы екі есе үлкен болады

(7)

Соған сәйкес түзетілген кернеудің тұрақты құраушысы да екі есеге артады

(8)

Керісінше, түзеткіштің пульсациялық коэффициенті екі есеге азаяды Р=0,67. Солай десекте, пульсациялық коэффициенттің осы мәні радиоэлектрондық құрылғыларды коректендіруге жарамсыз және тұтынушыдағы кернеу бағыты тұрақты болғанымен, шамасы бәрібір айнымалы болып қала береді. Түзетілген кернеудің пульсациясын азайту мақсатымен және оның пішінін тұрақты кернеуге сәйкестендіру үшін тұтынушы мен түзетуші вентильдер арасына электр фильтрлерін қосады. Фильтрдің сапасы пульсациялық коэффиценті азайту дәрежесімен бағаланады. Оны тегістеу коэффициенті деп атайды:

(9)

мұндағы р₀ - пульсациялық коэффициенттің фильтрсіз мәні, р_ф - фильтр қосылғаннан кейінгі мәні. Яғни, тегістеу коэффициенті (ток фильтр арқылы өткен кезде) батапқы пульсациялық коэффициенттің неше есе азаятындығын сипаттайды. Электр фильтрі, сонымен қатар, түзетілегн кернеудің тұрақты құраушысын төмендетпеуі міндет. Электрлік фильтрлер конденсаторлы, резисторлы - конденсаторлы, индуктивті - конденсаторлы болып құрылады. Бұлардың ішінде қарапайымы - конденсаторлы фильтр. Фильтрлік қасиет көрсету үшін конденсатор С_ф тұтынушыға R_н параллель жалғанады (4а-сурет). Мұндай фильтрдің міндеті - зарядталу арқылы, электр энергиясын тез арада жинақтап, тұтынушыға ұзақ уақыт ішінде үздіксіз жеткізу (4б-сурет). Конденсатор айнымалы кернеудің U₂ амплитудалық мәніне дейін зарядталады. Сондықтан тұтынушыдағы түзетілген кернеудің мәні де соған жақындайды:

.

4-сурет. Бір жарты периодты түзеткішке қосылған конденсаторлы фильтр (а) және оның диаграммасы (б).

Түзетілген кернеудің пульсациясын төмендете түсу мақсатымен Г - әріпі немесе П - әріпі тәріздес, RL - немесе LC - тізбектері қолданылады (5-сурет).

RC - фильтрлер түзетілген кернеудің тұрақты құраушысын біршама төмендетеді және LC - фильтрлерге қарағанда пульсациялық коэффициенті жоғары болады. Сондықтан техникада бірнеше звенолы LC - фильтрлер жиі қолданылады.

5-сурет. Г - әрпі жіне П - әрпі тәріздес RC - фильтрлер.