28. Импульсный режим работы операционного усилителя. Компаратор. Симметричный мультивибратор.

ОУ находят широкое применение в импульсной технике.

Импульсным называется режим работы, при котором устройство вырабатывает или находится под воздействием импульсов.

Импульсом называют электрическую величину (U,I,P), которая в течение короткого промежутка времени изменяется от одного уровня до другого.

Уровни U_вх ОУ в импульсном режиме превышает значения, соответствующие линейной части амплитудной характеристики.

При этом U_вых принимает значение либо U⁺_{вых max}, либо U^-_{вых max}.

Компаратор - устройство сравнения измеряемого входного напряжения с опорным напряжением (пороговое устройство).

На неинвертирующий вход подают, например, синусоидальное напряжение U_вх, а на инвертирующий вход – постоянное опорное напряжение U_оп.

Для ОУ при U_вх>U_оп выходное напряжение U_вых = U⁺_выхm, а для U_вх<U_оп - U_вых = U^-_выхm.

Выходное напряжение ОУ зависит от того, какое из входных напряжений больше.

ОУ – является схемой сравнения напряжений (компаратором).

Компаратор – основной элемент импульсных схем.

Компаратор переключается в момент равенства U_вх = U_оп и выходное напряжение имеет форму прямоугольных импульсов, ширина которых зависит от U_оп.

Простейший компаратор – преобразователь синусоидального напряжение в прямоугольное с регулируемой длительностью импульса.

Мультивибратор симметричный - относится к классу узлов импульсной техники, предназначенных для генерирования периодической последовательности импульсов напряжения прямоугольной формы с требуемыми параметрами ( амплитудой, длительностью, частотой следования и др.).

Мультивибраторы работают в режиме самовозбуждения: для формирования импульсного сигнала в мультивибраторах не требуется внешнее воздействие, например подача входных сигналов.

Процесс получения импульсного напряжения основывается на преобразовании энергии источника постоянного тока (питания М).

Мультивибратор состоит из ОУ, охваченного ПОС на резисторах R_а и R_ос. ООС выполнена на R_с и С.

Выходное напряжение мультивибратора может быть равно U⁺_m либо U^-_m.

Пусть выходное напряжение М. равно U⁺_m.

Оно подается и на ООС и ПОС.

Конденсатор С в ООС через R_с начинает заряжаться.

При этом U_c (на инвертирующем входе) непрерывно сравнивается

с напряжением на неинвертирующем входе γ·U⁺_m (γ=R_a/(R_a+R_oc))

Как только U_c сравняется с γ·U⁺_m, выходное напряжение М. скачком изменяется до U^-_m.

Конденсатор начинает перезаряжаться до γ·U^-_m.

Как только U_c достигнет γU^-_m, напряжение М. скачком станет U⁺_m и процессы повторятся.

Длительность импульса t = C·R_c

При симметричном М. t_u⁺=t_п^-, период Т = t_u⁺+t_п^-

Частота импульсов Определяется постоянной времени разряда и заряда С.

28. Трансформаторы. Устройство. Принцип действия. Основные соотношения.

Трансформатор - электромагнитное устройство, имеющее 2 или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования одного уровня переменного напряжения в другой той же частоты. Трансформатор применяется в устройствах электроники, автоматики, вычислительной техники.

1 - Шихтованный замкнутый магнитопровод. 2 – Первичная обмотка W₁ – к сети с U₁=U_1msinωt. 3 – Вторичная обмотка W₂ – к нагрузке Z_н: U₂=U_2msinωt.

Принцип действия.

Основан на законе электромагнитной индукции.

При подключении W₁ к U₁ течет ток i₁=I_1msin(ωt+φ). МДС (магнитодвижущая сила?) i₁ W₁ создает рабочий переменный магнитный поток Ф=Ф_msinωt, пересекающий плоскость W₁ и W₂; ω=2πf – круговая частота, 1/с, f – частота питания, Гц.

ЭДС самоиндукции в W₁: е₁=W₁(dФ/dt) Е₁=4,44W₁fФ_m

ЭДС самоиндукции в W₂: е₂= - W₂(dФ/dt) Е₁=4,44W₂fФm

Соотношение ЭДС и напряжений Е₁/Е₂=W₁/W₂=k≈U₁/U₂, k – коэффициент трансформации.

Понижающий трансформатор W₂<W₁ U₂<U₁ I₂>I₁

Повышающий трансформатор W₂>W₁ U₂>U₁ I₂<I₁