- •Серия «учебники и учебные пособия» Эрл д. Гейтс введение в электронику
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Техника безопасности
- •Меры предосторожности при работе с высоким напряжением
- •Раздел 1.
- •Глава 1. Основы электричества
- •3. Вопросы
- •4. Напряжение
- •4. Вопросы
- •5. Сопротивление
- •5. Вопросы
- •Глава 1. Самопроверка
- •Глава 2. Ток
- •1. Электрический заряд
- •V у заряд
- •1. Вопросы
- •2. Протекание тока
- •Шарики от л -
- •Пинг-понга V
- •Электронов.
- •3. Степенное представление чисел
- •Раздел 1 за
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Глава 2
- •Глава 2. Самопроверка
- •Глава 3. Напряжение
- •2. Элементы и батареи
- •4. Приложенное напряжение и падение напряжения
- •4. Вопросы
- •5. Заземление как уровень отсчета напряжения
- •5. Вопросы
- •Глава 3. Самопроверка
- •Глава 4. Сопротивление
- •1. Сопротивления
- •6. Вопрос
- •Глава 4. Самопроверка
- •2. Вопросы
- •93 Глава 5 . Шь
- •Глава 5. Самопроверка
- •Глава 6. Электрические измерения - измерительные приборы
- •6. Отсчет показаний измерительного прибора
- •7. Вопросы
- •Глава 6. Самопроверка
- •1. Вопросы
- •2. Применение мощности (анализ цепей)
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •2. Вопросы
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Глава 7. Самопроверка
- •2. Параллельные цепи
- •3. Вопрос
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Глава 8. Самопроверка
- •1. Вопросы
- •2. Вопросы
- •3. Вопросы
- •4. Применения магнетизма и электромагнетизма
- •157 Глава 9
- •4. Вопросы
- •Глава 9. Самопроверка
- •1. Вопросы
- •2. Катушки индуктивности
- •2. Вопросы
- •3. Постоянная времени l/r
- •3. Вопросы
- •Глава 10. Самопроверка
- •1. Вопросы
- •2. Конденсаторы
- •2. Вопросы
- •3. Вопросы
- •Глава 11. Самопроверка
- •Специальность — электрик
- •1. Получение переменного тока
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •3. Вопросы
- •Глава 12. Самопроверка
- •1. Вопросы
- •2. Осциллографы
- •2. Вопросы
- •3. Частотомеры
- •3. Вопросы
- •Глава 13. Самопроверка
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •3. Параллельные цепи переменного тока
- •4. Вопросы
- •Глава 14. Самопроверка
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •2. Вопросы
- •Глава 15. Самопроверка
- •180 Градусов.
- •1. Вопросы
- •2. Вопросы
- •Глава 16. Самопроверка
- •1. Реактивное сопротивление
- •X 1114 Ом (индуктивное).
- •1. Вопросы
- •2. Вопросы
- •4. Вопрос
- •Глава 17. Самопроверка
- •Глава 18. Трансформаторы
- •1. Вопросы
- •3. Коэффициент трансформации
- •3. Вопросы
- •4. Вопросы
- •Глава 18. Самопроверка
- •Специальность — техник по электронике
- •Глава 19. Основы полупроводников
- •1. Полупроводниковые свойства германия и кремния
- •14 Электронов на орбитах
- •1. Вопросы
- •2. Вопросы
- •3. Проводимость в легированном германии и кремнии
- •3. Вопросы
- •Глава 19. Самопроверка
- •Глава 20. Диоды на основе р-n перехода
- •1. Вопросы
- •2. Смещение диода
- •3. Вопросы
- •5. Вопросы
- •Глава 20. Самопроверка
- •Глава 2 1 Як _________
- •Глава 21. Самопроверка
- •2. Вопросы
- •3. Основы работы транзистора
- •Щенный п-р-п транзистор. Щенный р-п-р транзистор.
- •4. Проверка транзисторов
- •5. Замена транзисторов
- •5. Вопросы
- •Глава 22. Самопроверка
- •1. Вопросы
- •2. Полевые транзисторы с изолированным затвором обедненного типа
- •I Подложка (п)
- •4. Вопросы
- •5. Проверка полевых транзисторов
- •5. Вопросы
- •Раздел 3
- •Глава 23. Самопроверка
- •120 Вольт
- •1. Вопросы
- •I, Управляющий электрод Рис. 24-10. Упрощенная схема конструкции триака.
- •1 120 В диак триак
- •Глава 24. Самопроверка
- •1. Введение в интегральные микросхемы
- •Шлифовка и полировка Установка для эпитаксиального
- •3. Корпуса интегральных микросхем
- •Глава 25. Самопроверка
- •3. Светоизлучающие устройства
- •Глава 26. Самопроверка
- •2. Вопросы
- •4. Вопросы
- •5. Умножители напряжения
- •5. Вопросы
- •6. Устройства защиты цепей
- •Глава 27. Самопроверка
- •Глава 28 Як
- •6. Вопросы
- •I j частоты
- •7. Вопросы
- •Выход Рис. 28-42. Блок-схема операционного усилителя.
- •8. Вопросы
- •Глава 28. Самопроверка
- •1. Основы генераторов
- •1. Вопросы
- •2. Генераторы синусоидальных колебаний
- •2. Вопросы
- •3. Генераторы несинусоидальных колебаний
- •3. Вопросы
- •Глава 29. Самопроверка
- •Глава 30. Цепи формирования сигнала
- •2. Цепи формирования сигнала
- •Диодныи ограничитель со смещением.
- •Перемене полярности диода и источника смещения в смещенном последовательном диодном ограничителе.
- •2. Вопросы
- •3. Цепи специального назначения
- •Глава 30. Самопроверка
- •Цифровые электронные цепи
- •2. Преобразование двоичных чисел в десятичные и наоборот
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •2. Вопросы
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •3. Вопросы
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Глава 31. Самопроверка
- •3. Вопросы
- •4. Элемент не-и
- •4. Вопросы
- •5. Элемент не-или
- •5. Вопросы
- •6. Элементы исключающее или и исключающее не-или
- •6. Вопросы
- •Гпава 32. Самопроверка
- •Глава 33. Простые логические цепи
- •1. Вопросы
- •Глава 33. Самопроверка
- •Глава 34. Последовательные логические цепи
- •1. Триггеры
- •2. Счетчики
- •2. Вопросы
- •0 0 0 0 Потеря данных
- •3. Вопросы
- •Раздел 1 за 34
- •Глава 2 36
- •Глава 34. Самопроверка
- •4. Вопросы
- •Глава 35. Самопроверка
- •1. Основы устройства компьютера
- •В память или ввод/вывод
- •Выбор ячейки памяти
- •1. Вопросы
- •2. Архитектура микропроцессора
- •Дешифратор команд
- •Манд • Указатель
- •2. Вопросы
- •Глава 36. Самопроверка
- •IPjNlPj”
- •Глава 1. Основы электричества
- •Глава 3. Напряжение
- •Глава 4. Сопротивление
- •Глава 5. Закон ома
- •Глава 6. Электрические измерения — измерительные приборы
- •Глава 7. Мощность
- •Глава 8. Цепи постоянного тока
- •Глава 9. Магнетизм
- •Глава 10. Индуктивность
- •Глава 11. Емкость
- •Глава 12. Переменный ток
- •Глава 13. Измерения переменного тока
- •Глава 14. Резистивные цепи переменного тока
- •Глава 15. Емкостные цепи
- •Глава 1c. Индуктивные цепи переменного тока
- •Глава 17. Резонансные цепи
- •Глава 18. Трансформаторы
- •Глава 19. Основы полупроводников
- •Глава 20. Диоды на основе р-п-перехода
- •Глава 21. Стабилитроны
- •Глава 22. Биполярные транзисторы
- •Глава 23. Полевые транзисторы
- •Глава 24. Тиристоры
- •Глава 25. Интегральные микросхемы
- •Глава 26. Оптоэлектронные устройства
- •Глава 27. Источники питания
- •Глава 28. Усилители
- •Глава 29. Генераторы
- •Глава 30. Цепи формирования сигнала
- •Глава 31. Двоичная система счисления
- •Глава 32. Основные логические элементы
- •Глава 33. Простые логические цепи
- •Глава 34. Последовательные логические цепи
- •Глава 35. Комбинационные логические схемы
- •Глава 36. Основы микрокомпьютеров
- •344007, Г. Ростов-на-Дону, пер. Соборный, 17 Тел.: (8632) 62-51-94
- •3. Вопросы
- •5. Вопросы
- •6. Вопросы
- •7. Мультиметры
- •1. Вопросы
- •2. Вопросы
- •2. Вопросы
- •2. Последовательные цепи переменного тока
- •1. Вопросы
- •2. Вопросы
- •4. Меры предосторожности при работе с моп транзисторами
- •2. Вопросы
- •3. Двунаправленные диодные тиристоры
- •3. Вопросы
- •4. Проверка тиристоров
- •4. Вопросы
- •1. Вопросы
- •3. Вопросы
- •1. Вопросы
- •2. Светочувствительные устройства
- •3. Вопросы
- •3. Вопросы
- •4. Регуляторы и стабилизаторы напряжения
- •1. Вопросы
- •3. Вопросы
- •4. Арифметические схемы Сумматор
- •I3. Вопросы
- •4. Цепи rlc
Глава 26. Самопроверка
-
Какое светочувствительное устройство имеет самое быстрое время отклика на изменения интенсивности света?
-
Какое устройство может иметь более широкую область применения — фотодиод или фототранзистор? Почему?
-
Как величина тока, протекающего через светодиод, влияет на интенсивность излучаемого света?
ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Специальность — техник по автоматике
Механик по автоматике поддерживает в рабочем состоянии контроллеры, сборочное оборудование, копировальные машины, промышленных роботов и другие автоматизированные или использующие компьютерное управление устройства.
Человек на этой работе устанавливает, ремонтирует и осуществляет сервисное обслуживание механизмов с электрическими, механическими, гидравлическими или пневматическими компонентами. При этом используются точные измерительные инструменты, тестирующее оборудование и ручные инструменты. Для подобной работы требуется знание электроники и умение читать монтажные и принципиальные схемы.
Для того, чтобы стать техником по электронике, необходима официальная подготовка. Такую подготовку дают профессионально-технические школы, военные училища или заочные учебные программы. Хотя в большинстве случаев обучение проводится в виде классных занятий, иногда можно приобрести навыки и практической работы.
Потребность промышленности в техниках по автоматике растет очень быстро. Ожидается, что этот рост будет продолжаться и после 2000 года.
ЦЕЛИ
После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:
-
Объяснить назначение источника питания.
-
Начертить блок-схему цепей и частей источника питания.
-
Описать три различных схемы выпрямителей.
-
Объяснить назначение фильтра.
-
Описать два основных типа регуляторов напряжения и объяснить их работу.
-
Объяснить назначение умножителя напряжения.
-
Перечислить устройства защиты от превышения напряжения и тока.
Блоки питания используются для подачи напряжения на различные цепи. Принципы работы всех блоков питания одинаковы.
Главной функцией блока питания является преобразование переменного тока в постоянный. Блок питания может увеличивать или уменьшать величину входного переменного напряжения с помощью трансформатора.
Переменное напряжение требуемой величины преобразуется в постоянное напряжение с помощью процесса, который называется выпрямлением. Выпрямленное напряжение еще содержит переменную составляющую, которая называется пульсацией. От пульсаций избавляются с помощью фильтра.
Для обеспечения неизменной величины выходного напряжения используется стабилизатор напряжения. Он удерживает выходное напряжение на постоянном уровне.
27-1. ТРАНСФОРМАТОРЫ
Трансформаторы используются в блоках питания для изоляции блока питания от источника переменного напряжения. Они также применяются для повышения напряжения, если требуется более высокое напряжение, и для понижения напряжения, если требуется более низкое.
Если трансформаторы используются в блоках питания, то источник переменного напряжения подсоединяется только к первичной обмотке трансформатора. Таким образом электрические цепи изолируются от сети переменного тока.
При выборе трансформатора сначала надо определить напряжение первичной обмотки. Первичные обмотки у большинства трансформаторов рассчитаны на напряжения от 110 до 120 вольт или от 220 до 240 вольт. Потом надо уточнить частоту, на которой будет работать трансформатор. Рабочими частотами трансформатора могут быть 50 или 60 герц, 400 герц и 10 000 герц. Затем следует определить напряжение вторичной обмотки и ток, на который она рассчитана. И наконец, надо определить общую расчетную мощность трансформатора в вольт-амперах, что позволит оценить мощность, которая может быть передана во вторичную обмотку трансформатора. Она измеряется в вольт-амперах, так как ко вторичной обмотке может быть подсоединена нагрузка любого типа.
в постоянное напряжение. В блоках питания применяются три основные схемы выпрямителей: однополупериод- ная, двухполупериодная и мостовая.
На рис. 27-1 изображена схема однополупериодного выпрямителя. Диод размещен последовательно с нагрузкой. Из-за наличия диода ток в цепи течет только в одном направлении.
Входное
переменное напряжение
ji",о
На рис. 27-2 показан результат работы однополупериодного выпрямителя в течение положительного полупери- ода синусоиды. Диод смещен в прямом направлении, что позволяет току течь через нагрузку. При этом в течение положительного полупериода на нагрузке выделяется мощность.
На рис. 27-3 представлен результат работы однополупериодного выпрямителя в течение отрицательного полупериода синусоиды. Диод теперь смещен в обратном направлении и не проводит ток. Так как через нагрузку не течет ток, то на ней нет и падения напряжения.
Рис.
27-3. Однополупериодный выпрямитель
в течение отрицательного полупериода.
Рис. 27-2. Однополупериодный выпрямитель в течение положительного полупериода.
или отрицательных импульсов, в зависимости от того, как диод включен в цепь. Частота импульсов такая же, как и частота входного напряжения. Частота импульсов называется частотой пульсаций.
Полярность выходного напряжения зависит от того, каким способом диод включен в цепь (рис. 27-4). Ток электронов течет через диод от катода к аноду. Когда ток течет через диод, на выводе катода возникает дефицит электронов, делая этот вывод диода положительным. Полярность выходного напряжения блока питания может быть изменена путем изменения способа включения диода.
О
R.
О-
Рис.
27-4. Диод определяет направление
тока.
Однополупериодный выпрямитель имеет серьезный недостаток, так как ток через него течет только в течение половины каждого периода. Чтобы избавиться от этого недостатка, используется двухполупериодный выпрямитель.
На рис. 27-5 изображена схема двухполупериодного выпрямителя. Для этой схемы требуются два диода и трансформатор с выводом от середины вторичной обмотки. Этот вывод от середины обмотки заземлен. Напряжение на каждом выводе вторичной обмотки трансформатора сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно друг друга.
На рис. 27-6 изображено, как двухполупериодный выпрямитель работает в течение положительного полуперио- да входного напряжения. На аноде диода Dx положительный потенциал, а на аноде диода D2 — отрицательный.
Входное переменное напряжение
Рис. 27-5. Основная схема двухполупериодного выпрямителя.
О-
°1
-w-
г\
"
V/
-Н
О-
+
Рис.
27-6. Двухполупе- С\
риодный выпрямитель Ri в
течение положитель-
Рис.
27-7. Двухполупе- риодный выпрямитель
ного
полупериода.
Диод Dj смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод D2 смещен в обратном направлении и не проводит ток. Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод Dj к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Это позволяет ему во время положительного полупериода проходить на нагрузку.
На рис. 27-7 тот же двухполупериодный выпрямитель работает в течение отрицательного полупериода синусоиды. На аноде диода D2 появился положительный потенциал, а на аноде диода D1 — отрицательный. Теперь диод D2 смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод смещен в обратном направлении и не проводит ток. Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод D2 к нижнему выводу вторичной обмотки трансформатора.
Таким образом, в двухполупериодном выпрямителе ток течет в течение обоих полупериодов. Это означает, что частота пульсаций в два раза больше частоты входного переменного тока.
Недостатком двухполупериодного выпрямителя является то, что его выходное напряжение в два раза меньше выходного напряжения однополупериодного выпрямителя, использующего такой же трансформатор. Этот недостаток
преодолевается при использовании мостовой схемы выпрямителя.
На рис. 27-8 изображена мостовая схема выпрямителя. Четыре диода включены таким образом, что ток через нагрузку течет только в одном направлении.
Рис.
27-8. Схема мостового выпрямителя.
Входное перемен* ное напряжение
>— ——
На рис. 27-9 показано прохождение тока в течение положительного полупериода входного сигнала. Ток течет от нижнего вывода вторичной обмотки трансформатора через диод D4, через нагрузку, через диод D2 к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Все напряжение падает на нагрузке.
А
Рис.
27-9. Мостовой выпрямитель в течение
положительного полупериода.
На рис. 27-10 показано прохождение тока в течение отрицательного полупериода входного сигнала. На верхнем выводе вторичной обмотки отрицательный потенциал, а на нижнем — положительный. Ток течет от верхнего вывода вторичной обмотки через диод D1? через нагрузку, через диод D3 к нижнему выводу вторичной обмотки. Заметим, что ток течет через нагрузку в том же направлении, что и в течение положительного полупериода. И опять все напряжение падает на нагрузке.
О-
Ъ
1
о
Рис.
27-10. Мостовой выпрямитель в течение
отрицательного полупериода.
Мостовой выпрямитель является двухполупериодным выпрямителем, так как он работает в течение обоих полу- периодов входного синусоидального напряжения. Преимуществом мостового выпрямителя является то, что он не требует трансформатора с выводом от середины вторичной обмотки. Эта цепь также не требует для своей работы трансформатора. Трансформатор используется только для повышения или понижения напряжения или для обеспечения изоляции от источника переменного напряжения.
Перечислим различия выпрямителей. Преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота и низкая стоимость. Для него требуется один диод и трансформатор. Он не очень эффективен, так как использует только половину входного сигнала. Кроме того, его применение ограничено цепями с малыми токами.
Двухполупериодный выпрямитель более эффективен, чем однополупериодный. Он работает в течение обоих по- лупериодов синусоиды. Более высокая частота пульсаций двухполупериодного выпрямителя облегчает фильтрацию. Недостатком его является то, что для него требуется трансформатор с отводом от середины вторичной обмотки. Его выходное напряжение ниже, чем у однополупериодного выпрямителя при использовании такого же трансформатора, так как в течение каждого полупериода работает только половина обмотки.
Мостовой выпрямитель может работать без трансформатора. Однако трансформатор бывает необходим для повышения или понижения напряжения. Выходное напряжение у него выше, чем у однополупериодного или двухпо-
лупериодного выпрямителей. Недостатком является то, что для него требуются четыре диода. Однако диоды дешевле трансформатора с выводом от середины вторичной обмотки.