Elektrotechnikos elementai

ELEKTRONIKOS ELEMENTAI 1. Puslaidininkinės medžiagos. (Jų elektrinės savybės, n tipo puslaidininkiai, p tipo puslaidininkiai. Jų elektrinės savybės). Tai medžiagos, kurios pagal laidumą elektros srovei yra tarpinės tarp laidininkų ir dielektrikų. Jų specifinė varža yra nuo 10-5 iki 107 Ω*m. Tai germanis (Ge), silicis (Si) ir kiti. Puslaidininkių laidumas elektros srovei kokybiskai skiriasi nuo metalų laidumo. Laisvųjų krūvininkų puslaidininkiuose – apie 1012 cm-3 .Didėjant temperatūrai metalų laidumas mažėja,o puslaidininkių eksponentiškai didėja. Ir atvirkščiai – sumažinus temperatūrą iki 0 K, metalai pasidaro superlaidūs, o puslaidininkiai tampa dielektrikais. Puslaidininkių laidumas priklauso nuo priemaišų juose, taip pat nuo išorinių veiksnių: temperatūros, greitųjų dalelių srauto, magnetinio lauko, elektrinio lauko. Priemaišos padidina krūvininkų skaičių puslaidininkyje iki 107 cm-3 . Puslaidininkiuose kristaluose valentiniai elektronai tarp gretimų atomų sudaro stiprius kovalnetinius ryšius. Tuos ryšius suardžius temperatūros, šviesos ar kitokiu poveikiu, puslaidininkis tampa laidus srovei. Šios pusladininkių savybės yra panaudojamos kuriant įvairius puslaidininkius elektronikos elementus. Puslaidininkio kristale dėl šiluminio atomų svyravimo vienas kitas elektronas ištrūksta ir tampa laisvuoju, t.y. neigiamu krūvininku,- jį žymėsime n. Šio krūvininko vieta lieka tuščia. Tai „skylė“ (tik neprisigalvokit ko nereikia :D), kurią gali užimti iš kitos gardelės vietos atklydęs elektronas, tačiau dėl to pastarojo vieta tampa nauja skyle. Tuo būdu skylė tarsi persikelia is vienos vietos i kitą, t.y. tampa judančiu teigiamu krūvininku. Šį teigiamą krūvininką – skylę – pažymėsime p. Jo krūvis teigiamas. Atomas be vieno elektrono yra teigiamas gardelės jonas, kuris nekeičia savo padėties puslaidininkyje. Tuo tarpu skylės gali judėti nuo vieno atomo prie kito. Kai kristalą veikia elektrinis laukas, elektronai juda teigiamo, o skylės – neigiamo elektrono link. Puslaidininkiu teka srovė. Elektrinės savybės: suardžius puslaidininkiuose kristaluose valentinių elektronų atomų kovalentinius ryšius, puslaidininkiai tampa laidūs srovei. Šios savybės panaudojamos kuriant įvairius elektronikos elementus. 2. p-n sandūra, (Krūvininkų rekombinacija, Potencialinis barjeras, p-n sandūros laidumas esant atgalinei ir tiesioginei Įtampoms, voltamperinė charakteristika) Į dvi gretimas kristalinio puslaidininkio sritis galima įterpti priemaišų taip, kad vienoje būtų elektroninis laidumas (n tipo), o kitoje – skylinis (p tipo). Tarp šių sričių susidaro pereinamoji zona, vadinama p-n sandūra. Sandūroje vienokio laidumo srities krūvininkų tankis palaispniui mažėja, pereinant į kitokio laidumo puslaidininkio sritį, kur prilygsta šalutinių krūvininkų tankiui. Abiejų sričių krūvininkai difunduoja į priešingo laidumo sritis, todėl sandūroje vyksta rekombinacija – krūvininkai neutralizuojasi. Dėl to pačioje sandūroje lieka donoriniai ir akceptoriniai jonai, kurie sudaro sandūroje erdvinį krūvį. Dėl erdvinių krūvių potencialų skirtumo sandūroje susidaro vidinis elektrinis laukas  bei potencialinis barjeras V0. Šis barjeras neleidžia toliau skylėms difunduoti į n sritį. Prijungus prie n srities neigiamą, o prie p–teigiamą potencialą, krūvininkai veikiami išorinio elektrinio lauko, juda sandūros kryptimi, ir įgyję papildomą kinetinę energiją įveikia potencialinį barjerą. Šios krypties srovė ir įtampa vadinama tiesioginemis. Prijungus prie n srities teigiamą, o prie p – neigiamą potencialą, sandūroje atsiranda daugiau donorinių („elektrono tipo“) ir akceptorinių („skylės tipo“) jonų, sustiprėja vidinis elektrinis laukas – dirbtinis potencialinio barjero padidinimas. Šios krypties srovė ir įtampa vadinama atgalinemis. p–n sandūros voltamperinė charakteristika. Jei p–n sandūra būtų ideali, tiesiogine kryptimi ji praleistų srovę ir įtampos kritimas joje būtų lygus 0, atgaline kryptimi ja srovė netekėtų, nesvarbu kokio didumo įtampa UR. Reali charakteristika: didinant tiesioginę įtampą UF, srovė neteka, kol ši įtampa yra mažesnė už p–n sandūros potencialinį barjerą V0. Kai įtampa UF pasidaro lygi V0 pradeda tekėti srovė IF. Didinant atgalinę įtampą UR, atgalinė srovė IR pradžioje labai priklauso nuo UR didumo, bet ji yra palyginti maža, nes šalutinių krūvininkų yra palyginti nedaug. Toliau didinant UR, atgalinė srovė IR beveik nedidėja ir vadinama atgalines soties srove. Dar padidinus atgalinę įtampą prasideda p–n sandūros elektrinis pramušimas. Sandūros varža labai sumažėja, todėl net ir dėl nedidelio atgalinės įtampos prieaugio atgalinė srovė labai padidėja. 3. Lyginimo diodas. (Apibrėžimas, įtampos kritimas ir nuostoliai diode, voltamperinė charakteristika, Urmax) Elementas, kuriame yra viena p–n sandūra ir kuris turi du išvadus, vadinamas puslaidininkiu diodu. Jie naudojami įvairiuose lygintuvuose kintamajai srovei paversti nuolatine. Kuo stipresnė tiesioginė srovė ir kuo didesnis tiesioginės įtampos kritimas, tuo didesni nuostoliai diode. Diodo temperatūra turi būti ne didesnė už leistiną: germanui diodų – 75C, silicio – 175C. Diodų srovės gali būti 50–100 kartų didesnės už vardines, jei trunka ne ilgiau kaip 0,1 s. Svarbi lyginimo diodų charakteristika yra leistinoji atgalinė įtampa. URmax – didžiausia atgalinė įtampa, kurią pasiekus diodas dar nepramušamas elektriškai. Pagal tiesioginę srovę diodai skirstomi: silpnų, vidutinių ir stiprių srovių 4. Stabilitronas. (Stabilitrono sutartinis ženklas, sandara, veikimo principas, paskirtis, jungimo į grandinę schema, voltamperinė charakteristika). Stabilitronas – diodas, kuris naudojamas įtampai stabilizuoti, kai juo tekanti srovė kinta tam tikrose ribose. Diodas dirba eletrinio pramušimo rėžimu t.y. įjungiamas taip, kad jo p–n sandūra tekėtų atgalinė srovė. Srovei kintant nuo IZmin iki IZmax, stabilizuojamoji įtampa UZ beveik nekinta. Kad neįvyktų šiluminis pramušimas, specialiai pagerinamas diodo aušinimas Stabilitrono jungimo schema. Ua (kairėje) – nestabilizuota įtampa. U (dešinėje) – stabilitrono stabilizuota įtampa. Stabilitrono voltamperinė charakteristika. Stabilaus įtampos šaltinio galia didėja mažinant varžą Rv. Esant įtampai – Uz (kairėje, apačioje), vienpusis laidumas išnyksta Tačiau tuomet didėja ir stabilitronu tekanti srovė, todėl jis turi būti galingesnis. Apkrovos varža Ra turi būti daug mažesnė už Rv simbolis (tipo kaip diodas tik su tokiu uzlenktu brūkšniuku) stabilitrono schema voltamperine charakteristika 5. Lauko tranzistorius su valdoma p-n sandūra. (Sutartinis ženklas, jungimo į grandinę schema, sandara ir veikimas, charakteristikos)* Tranzistorius, kurio srovė valdoma elektriniu lauku, t.y. keičiant valdymo elektrodo potencialą. Lauko tranzistoriuje yra viena p–n sandūra, statmena tekėjimo krypčiai. Elektrodas, iš kurio išteka pagrindiniai krūvininkai vadinami ištaka (S), o kur jie suteka – santaka (D). Valdymo elektrodas yra prijungtas prie kitokio tipo puslaidiniko nei laidusis kanalas ir vadinamas užtūra (G). Tarp G ir S susidaro p–n sandūra, kurios tiesioginę kryptį rodo sutartinio ženklio rodyklė, nukreipta iš p į n sritį. Veikimo principas: tranzistoriaus su n tipo laidžiuoju kanalu. Tarp D ir S prijungiama įtampa UDS. Kai valdymo įtampa UGS=0, laidžiuoju kanalu elektronai juda iš S į D, tranzistoriumi teka srovė ID. Kai G suteikiamas potencialas, neigiamesnis nei S (UGS0, IB>0, IC>0, o tos srovės dydis tiesiogiai priklauso nuo bazės srovės. IF=IB+IC; IE≈Ic. Kuo daugiau krūvininkų patenka iš emiterio į bazę, tuo sipresnė bazės srovė IB, ir tuo stipresnė kolektoriaus srovė IC. Tuo būdu kolektoriaus srovė IC yra valdoma bazės srove IB. IC=f(IB) – perdavimo charakteristika. Srovės perdavimo koeficientas IC/IB. Įėjimo charakteristika IBf(UBE), kai UCEconst. Išėjimo charakteristika ICf(UCE), kai IBconst. Dvipolis tranzistorius yra stiprinimo elementas, kurio voltamperinės charakteristikos yra keičiamos, keičiant bazės srovę. simbolis jungimo schema sandara 7. Dinistorius. (Sutartiniai ženklai, jungimo į grandinę schema, sandara ir veikimas, charakteristikos.) Diodinis tiristorius – dinistorius dviejų elektrodų keturių sluoksnių nevaldomas tiristorius. [Tiristoriais vadinami puslaidininkai elementai, kuriuose yra trys ar daugiau p–n sandūrų. Jie gali būti tik dviejuose stabiliose būsenose: arba laidūs elektros srovei, arba nelaidūs.] Jame yra 3 sandūros: p1–n1, n1–p2, p2–n2. Dinistoriaus elektrodas, į kurį teka srovė iš išorinės grandinės vadinamas anodu (A), iš kurio teka – katodu (K). Tarp anodo ir katodo prijungiama anodinė įtampa UA. Kol UA nedidelė, dinistoriumi teka nedidelė srovė IA – n1–p2 atgalinė srovė. Sandūros p1–n1 ir p2–n2 yra laidžios, jų varža maža. Todėl visa anodinė įtampa UA tenka sandūrai n1–p2 jos atgaline kryptimi. Didinant UA, dinistoriaus srovė IA beveik nedidėja, kol įtampa pasiekia tam tikrą vertę – UBO, tuomet nelaidi sandūra n1–p2 elektriškai pramušama, jos varža staigiai sumažėja, o IA padidėja. Toks reiškinys vadinamas dinistoriaus perjungimu, o įtampa prie kurios tai įvyko (UBO) – perjungimo įtampa. Perjungimo metu IA sustiprėja, padidėja įtampos kritimas apkrovos rezistoriuje RL – dinistoriaus įtampa sumažėja. Pakeitus UA poliarumą, dinistoriaus sandūros p1–n1, p2–n2 yra nelaidžios. Voltamperinė charakteristika yra tokia pat kaip diodo atgaline kryptimi sandara simbolis voltamperine charakteristika 8. Tiristorius. (Sutartiniai ženklai, sandara ir veikimas, charakteristikos. Kodėl trumpalaikis valdymo impulsas atidaro trinistorių?). Triodinis tiristorius -trinistorius turintis valdymo elektrodą (G), kuris gali būti p valdymo arba n valdymo. Kol valdymo signalo nėra (IG0), trinistoriaus voltamperinė charakteristika yra tokia pat kaip dinistoriaus. Kai valdymo grandine teka IG ar prijungiamas srovės impulsas, į p2 ar n1 sluoksnį įvedami papildomi krūvininkai. Dėl to sandūros n1–p2 atgalinė pramušimo įtampa sumažėja. Priklausomai nuo IG vertės perjungimo įtampa UBO gali sumažėti net iki vertės artimos 1V. Svarbu, kad valdymo signalu trinistorių galima priversti atsiverti, bet atviram trinistoriui valdymo signalas jokios įtakos nebeturi. Paversti trinistorių į nelaidžią būseną galima atjungus įtampą UA. Simetriniai voltamperinei charakteristika gauti du trinistoriai sujungiami lygiagrečiai priešpriešais arba naudojamas specialus simetriškas trinistorius – triakas. Jie taikomi kintamos srovės grandinėse kaip jungikliai ir valdomuosiuose lygintuvuose išėjimo įtampai reguliuoti. 9. Integrinės mikroschemos. (Integracijos laipsnis, sluoksninės, puslaidininkinės ir hibridinės mikroschemos). Integrinės mikroschemos. Tai šiuolaikinės mikroelektronikos gaminiai, skirti pakeisti signalui ar informacijai kaupti. Integrinės mikroschemos sudarytos iš daugelio elementų ar jų grupių, kurie atlieka elektronikos elementų ar jų grupių funkcijas. Mikroschemos sanglaudos tankį nusako elementų skaičius, tenkantis jos tūrio vienetui. Mikroschemos sudėtingumas apibūdinamas jos integracijos laipsniu K. Šis dydis rodo elementų skaičių N: N=10k. Sluoksninės mikroschemos. Jų technologijos esmė yra ta kad, elektronikos elementai sudaromi iš metalo sluoksnių dielektriko paviršiuje. Ploni sluoksniai gaunami garinant metalus vakuume. Puslaidininkinės mikroschemos sudaromos viename puslaidininkio kristale. Jo dalys naudojamos kaip rezistoriai, o iš p-n sandūrų sudaromi kondensatoriai, diodai. Ši technologija yra labai patikima. Hibridines mikroschemos. Jos sudaromos iš sluoksninių mikroschemų komponentų, prie kurių dar prijungiami bekorpusiai diodai, tranzistoriai ir kt.miniatiūriniai elementai. ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 1. Lygintuvai ( Paskirtis, struktūrinė schema, svarbiausieji parametrai). Lygintuvo paskirtis yra išlyginti kintamąją srovę, t.y paversti ją nuolatine. Bendruoju atveju visą lyginimo įtaiso struktūrą galima atvaizduoti šia struktūrine schema(175psl, 7.1 pvz): Transformatorius (1) skirtas lyginamos įtampos vertei suderinti su reikalinga išlygintos įtampos verte. (2) – tai svarbiausias lygintuvo mazgas, sudarytas iš diodų. Jų varža tiesiogine kryptimi yra gana maža, o atgaline – pakankamai didelė. Nors tiesiogine kryptimi diodo varža maža, bet ji nelygi nuliui, todėl diode yra gaunamas nedidelis įtampos kritimas tiesiogine kryptimi. Filtras (3) skirtas sumažinti išlygintos įtampos (arba srovės) pulsacijai. Įtampos stabilizatorius (4) skirtas palaikyti pastovaus didumo išlygintai įtampai, kai svyruoja apkrovos srovė ar lyginamoji įtampa. Lygintuvo apkrova (5) yra imtuvas, kurį turi maitinti lygintuvas ir kurio savybės diktuoja reikalavimus visam lygintuvo kompleksui. Svarbiausieji lygintuvų parametrai: 1. Vidutinė išlyginta įtampa Ū ir srovė I(turi buti dar virš I brūkšniukas). Išlyginta įtampa u ir srovė i, praktiškai yra nesinusinės laiko fukncijos. Bendru atveju jų vidutinės vertės yra lygios nuolatinėms dedamosioms: Ū=U0; I(turi buti dar virš I brūkšniukas)=I0. 2. Pulsacijos koeficientas (dažniausiai skaičiuojamos įtampos): kp = U1m/U0; čia U1m – išlygintos įtampos pirmosios harmonikos amplitudė. 3. Vidutinė tiesioginė diodu tekanti srovė IF ir didžiausia atgalinė diodui tenkanti įtampa URm yra svarbūs parametrai diodams parinkti. 4. Transformatoriaus antrinės įtampos ir srovės efektinės vertės U2 ir I2 bei transformatoriaus antrinės apvijos išnaudojimo koeficientas ktr yra svarbūs, kai reikia apskaičiuoti ir parinkti lygintuvui transformatorių. Transformatoriaus antrinės apvijos išnaudojimo koeficientas: ktr = P0/S2; P0=U0I0 - lygintuvo išėjimo aktyvioji galia, S2=U2I2 - transformatoriaus antrinės apvijos pilnutinė galia. 2. Vienfazis vienpusio lyginimo lygintuvas. (Schema, veikimas, įtampų kreivės, parametrai). Vienfazio vienpusio lyginimo lygintuvo schema (a), įėjimo (b) ir išėjimo (c) įtampos, apkrovos srovė (d), diodo atgalinė įtampa (e). Veikimas: Vienfazį vienpusį lyginimo lygintuvą sudaro transformatorius ir vienas diodas VD, kuris su apkrova RL yra sujungtas nuosekliai. Transformatoriaus antrinė įtampa kinta sinuso dėsniu: u2=U2msinωt. Tą pusperiodį, kai įtampos u2 poliarumas yra toks, kad diodas laidus, antrine transformatoriaus grandine teka srovė. Tai yra transformatoriaus apvijos, diodo tiesioginė bei apkrovos srovė: i2=iF=i. Kitą įtampos u2 pusperiodį antrine grandine srovė neteka: i2=iR=i=0; Apkrovos įtampa u=RLi yra tos pačios fazės ir kinta tuo pačiu dėsniu, kaip srovė. Vienfazio vienpusio lyginimo lygintuvo išlyginta įtampa ir srovė vieną pusperiodį kinta sinuso dėsniu, o kitą yra lygios nuliui. Parametrai: 1) Transformatoriaus antrinė įtampa kinta sinuso dėsniu: u2=U2msinωt 2) Vidutinė tiesioginė diodo srovė: I0=Im/π 3) Vidutinė išlyginta įtampa: U0=Um/π 4) Pulsacijos koeficientas: kp=1,57 5) Didžiausia diodui tenkanti atgalinė įtampa: URm=U2m 6) Transformatoriaus antrinės apvijos išnaudojimo koeficientas: ktr=0,29 3. 3.Vienfazis dvipusio lyginimo tiltelinis lygintuvas. (Schema, veikimas, įtampų kreivės, parametrai). Vienfazio dvipusio lyginimo lygintuvo schema (a), transformatoriaus antrinė įtampa (b), išlyginta įtampa ir srovė (c) (179 psl, 7.4 pvz) Veikimas: Tiltelinio lygintuvo grandinė yra sudaryta iš keturių diodų. Vieną pusperiodį srovė teka diodu VD1, apkrova RL ir diodu VD3, kitą pusperiodį – diodu VD2, apkrova RL ir diodu VD4. Parametrai: 1) Vidutinė išlyginta įtampa ir srovė yra dvigubai didesnės nei vienpusio lyginimo lygintuvo: U0=2U2m/π; I0=2I2m/π; 2) Pulsacijos koeficientas kp=0,667; 3) Vidutinė tiesioginė diodo srovė IF=I0/2. 4) Grandinėje srovė teka dviem diodais, kurie sujungti nuosekliai, todėl didžiausia atgalinė diodo įtampa URm=U2m; 5) Transformatoriaus išnaudojimo koeficientas ktr=0,83; 6) Pulsacijos dažnis fp=2f; 4. Trifazis tiltelinis lygintuvas. (Schema, veikimas, įtampų kreivės, parametrai). Trifazio tiltelinio lygitnuvo schema (a), fazinių antrinių įtampų ir apkrovos įtampos) kreivės (b), apkrovos srovės kreivė (po ja nurodyta, kuriais diodais srovė teka įvairiais laikotarpiais) (c) (183 psl, 7.9 pvz) Veikimas: Tai dvipusio lyginimo lygintuvas. Jame yra šeši diodai, kurie gali būti prijungti prie žvaigžde ar trikampiu sujungtos trifazio transformatoriaus antrinės apvijos. Srovė gali tekėti ta nuosekliai sujungta apkrovos ir dviejų diodų grandine, kurios potencialų skirtumas ( linijinė įtampa ) didžiausias. Kadangi visų diodų katodų potencialai vienodi, srovė teka tuo diodu, kurio anodo potencialas yra didžiausias duotu laiko momentu. Taip srovės i1-i6 teka pakaitomis įvairiais nuosekliai sujungtais diodais kiekvieną šeštadalį periodo. Apkrova RL teka vienos krypties pulsuojanti srovė i, kuri per vieną periodą esti didžiausia ir mažiausia po šešis kartus. Parametrai: 1) Vidutinė išlyginta įtampa ir srovė: U0=2,33U2f; I0=1,22I2f. 2) Labai mažas pulsacijos koeficientas kp=0,057, todel šiems lygintuvams dažnai nereikia papildomų priemonių pulsacijai mažinti. 3) Didžiausia atgalinė įtampa tenkanti kiekvienam diodui: URm=1,045U0. 4) Antrinės apvijos išnaudojimo koeficientas: ktr=0,95. 5) Pulsacijos dažnis fp=3f; 5. Valdomas vienfazis lygintuvas. (Schema, veikimas, įtampų kreivės, valdymo charakteristika, pulsacijų koeficiento kitimas). Valdomojo vienpusio lyginimo tiristorinio lygintuvo schema (a), įėjimo (b) ir išėjimo (c, d, e) įtampa u bei išlyginta įtampa U0 priklausomai nuo valdymo kampo (184 psl, 7.10 pvz) Veikimas: Vienas iš paprastesnių ir ekono­miš­kes­nių išlygintos įtam­pos re­gu­lia­vi­mo būdų yra panaudoti valdomuosius ly­gin­­tuvus su tiristoriais. Keičiant tiristorių atidarymo momen­tą, galima keisti išlygintos įtampos ir srovės vi­du­tines vertes. Tiristoriaus valdymo elektrodui su­tei­kia­mas srovės impulsas, gaunamas iš val­dymo bloko VB. Jei impulsas su­tei­kia­mas kiekvieno teigiamo pus­pe­rio­džio pradžioje, tiristo­rius ati­da­ro­mas iš karto, srovė juo teka visą pus­pe­riodį, ir toks lygintuvas niekuo ne­sis­kiria nuo nevaldomo. Jei­gu val­dy­mo impulsas uždelsiamas faze α, ti­ris­­torius ati­daromas vėliau, srovė juo te­ka tik likusią pusperiodžio da­lį. Kam­pas α yra vadinamas valdymo kampu. Didinant valdymo kam­pą, tiristorius atidaromas vis vė­­liau, to­dėl vidutinė išlyginta įtampa yra ma­žesnė. Parenkant valdomjo lygitnuvo schemą, reikia atsižvelgti į tai, kad didinant tiristorių valdymo kampą, didėja išlygintos įtampos pulsacija. Valdymo blokas dažniausiai yra spe­cia­lus elektroni­nis įtaisas, kuris ga­mi­na sinchroninius tinklo dažniui ir fa­zei impulsus ir jais valdo tiristorių ati­darymo momen­tą. Valdomųjų lygintuvų schemos sudaromos tokios pat, kaip nevaldomųjų, pakeičiant dalį ar visus diodus tiristoriais. Valdymo charakteristika: Įtampų santykio U0α/U0 priklausomybė nuo valdymo kampo α yra vadinama valdymo charakteristika. U0α ir U0 – vidutinė išlyginta įtampa, kai valdymo kampas yra lygus α ir kai jis lygus nuliui. 6. Elektriniai pasyvūs filtrai. C filtras. (Filtro veikimas, įtampų kreivės, išorinės charakteristikos). Išlygintos įtampos pulsacijai su­ma­žinti nau­dojami įvairūs filt­rai. Plačiai taikomi įvairūs pasyvūs filtrai, kurie sudaromi iš talpinių ir induktyviųjų elekmentų – kondensatorių ir ričių. Talpinis filtras ir jo veikimas: Talpinis filtras prijungiamas prie ly­gin­tuvo išėjimo gnyb­tų lygiagrečiai apkro­vai. Išlygintai įtampai didėjant, kon­den­sa­to­rius įsikrauna iki jos amplitudinės ver­tės. Itampai pradėjus mažėti, kondensa­to­rius išsikrauna per apkrovą. Kuo di­des­nė apkrovos var­ža, tuo ilgiau trun­ka pereinamasis procesas. Kuo kon­den­satorius išsikrauna lėčiau, tuo esti ma­žesnė išly­gintos įtampos pulsacija. Dėl to talpinis filtras yra tuo efek­ty­ves­nis, kuo apkrovos varža didesnė, t. y., kuo lygintuvo apkrova (srovė) yra ma­žesnė. Įtampų kreivės: Elektriniai filtrai: a – C tipo; b – vienpusio lyginimo lygintuvo išlygintos įtampos kreivės, kai filtro nėra (1) ir kai yra C filtras, esant įvairiam apkrovos varžos didumui (2,3,4); c – L; (180 psl, 7,5 pvz) Išorinės charakteristikos: Lygintuvo be filtro ir su C bei L filtrais išorinės charakteristikos (180 psl, 7,6 pvz) Prijungus talpinį filtrą, vudtinė išėjimo įtampos vertė U0 yra didesnė, kai lygintuvas mažai apkrautas, nes yra mažesnė pulsacija. Didinant apkrovą, pulsacija didėja, todėl U0 mažėja labiau. 7. Elektriniai pasyvūs filtrai. L filtras. (Filtro veikimas, įtampų kreivės, išorinės charakteristikos). Induktyvusis filtras ir jo veikimas: Induktyvųjį filtrą sudaro indukty­vu­mo ritė įjungta nuosekliai su apkrova. Kintant rite ir apkrova tekančiai sro­vei i, ritėje indukuojama saviin­duk­ci­jos EVJ: eL= Ldi/dt. Ši EVJ prie­šina­si sro­vės kitimui. Kuo didesnė iš­ly­gin­­ta srovė ir kuo ji sparčiau kinta, tuo induktyvusis filtras yra efekty­ves­nis. Todėl jis naudotinas, kai apkro­vos sro­vės yra didelės. Filtro kokybė proporcinga filtra­ci­jos koeficientui: kf= kp1/ kp2 , čia kp1 ir kp2 – lygintuvo be filtro ir ly­gintuvo su filtru koeficientai. Įtampų kreivės: Elektriniai filtrai: a – C tipo; b – vienpusio lyginimo lygintuvo išlygintos įtampos kreivės, kai filtro nėra (1) ir kai yra C filtras, esant įvairiam apkrovos varžos didumui (2,3,4); c – L; (180 psl, 7,5 pvz) Išorinės charakteristikos: Lygintuvo be filtro ir su C bei L filtrais išorinės charakteristikos (180 psl, 7,6 pvz) Prijungus filtrą pasikeičia lygintuvo išorinė charakteristika – išlygintos išėjimo įtampos priklausomybė nuo apkrovos srovės. Kai pri­­jungiamas induktyvusis filt­ras, išo­ri­nė lygintuvo charakte­ris­ti­ka gali bū­ti įvairi, priklausomai nuo filt­ro pa­ra­met­­rų: kai filtras efektyvus, įtam­pa ga­li didėti; kai mažiau efe­k­­ty­vus – ga­li nuo apkrovos nep­rik­lau­sy­ti ar ma­žė­ti. 8. Stiprintuvų savybės ir charakteristikos. (Struktūrinė schema, parametrai ir charakteristikos). Struktūrinė schema: (186 psl. 7.12 pvz ir 7.13pvz virsuje) Stiprintuvas – mažos galios įėjimo signalu a yra valdomas didelės galios išėjimo signalas A, keičiant maitinimo šaltinio teikiamą energijos kiekį W. Parametrai: Visų elektrinių stiprintuvų bendroje atstojamojoje schemoje alima pavaizduoti dvi elektros grandines: įėjimo ir išėjimo. Įėjimo grandinė sudaryta iš įėjimo signalo šaltinio, kurio EVJ yra ES ir vidinė varža ZS, bei stiprintuvo įėjimo ekvivalentinės varžos Zin. Išėjimo grandinė – EVJ Eex ir varžos Zex bei apkrovos varžos ZL. Pagrindiniai stiprintuvų parametrai ir charakteristikos: 1) Stiprinimo koeficientas: K=A/a yra išėjimo signalo santykis su įėjimo signalu. Dažniausiai nu­rodomi įtam­pos, srovės ir galios stiprinimo koe­fi­cien­tai. 2) Įėjimo ir išėjimo varžos. Dažniausiai reaktyviųjų dedamųjų galima nepaisyti, todėl nurodomos tik Rin ir Rex. 3) Naudingumo koeficientas – išėjimo galios santy­kis su mai­ti­ni­mo grandinės galia: η= Pex/ P0. Elektronikoje energijos nuostoliai svar­būs ne tiek tuo, kad dėl jų pra­ran­dama dalis energijos, o dėl to, kad papildomos iš­lai­dos reikalingos elektronikos elemen­tų ar įtaisų aušinimui, kad jų temperatūra nebūtų per aukšta. 4) Dažninė amplitudės cha­rak­te­ris­ti­ka – stiprinimo koeficiento prik­lau­so­my­bė nuo įėjimo signalo dažnio (ar kam­pinio dažnio): K= F(f), K= F(w). 5) Amplitudės charakteristika. Tai priklausomybė tarp išėjimo ir įė­ji­mo signalo (dažniausiai įtampos) ampli­tudinių verčių: Uex,m= f(Uin,m). Kai amplitudės charakteristika yra tie­sė, išėjimo signalo forma tiksliai at­kar­toja įėjimo signalo formą. 9. Elektroninio stiprintuvo veikimo principas ir vidiniai ryšiai. (Paprasčiausio stiprintuvo schema, veikimas, įtampų ir srovių kreivės, darbo režimai, išvados). Struktūrinė schema: Stiprintuvo atstojamoji schema (a) ir išėjimo įtampos kreivės sudarymas (b) (188 psl. 7.17 pvz) Elektroninio stiprintuvo veikimas: Paprasčiausias elektroninis stiprintuvas gali būti pavaizduotas atstojamąja schema. Ją sudaro nuosekliai prie EVJ šaltinio prijungti rezistorius, kurio varža R, ir netiesinis elementas NL, kurio varža RNL=f(I, Uin) ir kuris yra stiprinimo elementas. Svarbiausia jo savybė yra ta, kad jo voltamperinę charakteristiką galima labai smarkiai pakeisti į įėjimą padavus kokį nors silpną išorinį signalą. Stiprintuvo veikimą paaiškinsime, pasinaudodami perdavimo charakteristikomis. Tarkime , kad įėjimo signalas kinta pavaizduota uin(t) f-ja. Kai įėjimo signalas yra nuolatinis ir lygus U0in, iš perdavimo charakteristikos galime atskaityti srovės vertę I0. Tai yra stiprintuvo darbo taško ordinatė. Abscisė t. y. išėjimo įtampa U0ex, atskaitoma iš stiprintuvo elemento apkrovos charakteristikos. Matome, kad teigiamas įėjimo signalo pokytis sudaro neigiamą išėjimo signalo pokytį. Jei prie įėjimo kartu su nuolatine įtampa yra prijungiama kintamoji, tai išėjime taip pat gaunama kintamoji išėjimo įtampos dedamoji, tačiau išėjimo signalas yra priešingos fazės. Iš kreivių matome , kad kuo didesnis perdavimo charakteristikos statumas S, tuo didesnis gaunamas stiprinimo koeficientas K. Palyginę įėjimo ir išėjimo signalų kreives uin(t) ir uex(t), galime padaryti išvadas. Išvados: 1) maža įėjimo signalo (įtampos ) vidutinė vertė paverčiama didesne išėjimo signalo (įtampos) vidutine verte. 2) Įėjimo ir išėjimo signalų kitimo fazės yra priešingos : kai uin yra didžiausia, uex yra mažiausia. 3) Šis stiprintuvas stiprina įėjimo signalo nuolatinę ir kintamąją dedamąsias. Toks stiprintuvas vadinamas nuolatinės srovės stiprintuvu. Darbo režimai: A režimas: Kai nuolatinė įtampa UA yra tokia, kad taškas A yra įėjimo charakteristikos tiesinės dalies viduryje, teigiamos ir neigiamos pasirinktosios įėjimo įtampos u‘in(t) vertės yra stiprinamos vienodai. Toks stiprintuvo darbo režimas yra vadinamas A režimu. A režimu dirbantis stiprintuvas praktiškai signalo neiškraipo, kol įėjimo įtampos amplitudė neišeina už perdavimo charkteristikos tiesinės dalies ribų. A režimu dažniausiai dirba įtampos stiprintuvai. B režimas: B režimu yra vadinamas toks stiprintuvo darbo režimas, kai darbo taškas (B) yra apatiniame įėjimo charakteristikos taške. Prijungę stiprintuvui kintamąją įtampą u‘‘in(t)(3 kreivė), išėjimo gnybtuose gausime kintamąją įtampą u‘‘ex(t) (4 kreivė). B režimu dirbantis stiprintuvas stiprina tik teigiamas įėjimo signalo vertes.B režimu dirbančio stiprintuvo išėjimo signalo forma labai skiriasi nuo įėjimo, netiesiniai iškraipymai yra labai dideli. Antra vertus, neiškraipomos dvigubai didesnės teigiamos įėjimo signalo vertės. 10. Grįžtamieji ryšiai. (Stiprintuvo su grįžtamuoju ryšiu struktūrinė schema. Teigiamo bei neigiamo grįžtamojo ryšio apibrėžimai. Neigiamo grįžtamojo ryšio privalumai). Grįžtamieji ryšiai: Grįžtamuoju ryšiu vadinamas toks, kai dalis išėjimo signalo yra prijungiama prie stiprintuvo įėjimo. Stiprintuvo su grįžtamuoju ryšiu struktūrinė schema: (190 psl, 7,21 pvz apačioje) Apibrėžimai: Teigiamas grįžtamasis ryšys yra toks, kurio signalas stiprina įėjimo signalą. Neigiamas grįžtamasis ryšys yra toks, kai grįžtamojo ryšio signalas įėjimo signalą silpnina. Neigiamo grįžtamojo ryšio privalumai: Neigiamas grižtamasis ryšys suteikia stiprintuvui tokių savybių: 1) Sumažina nepageidautiną įvairių trikdžių ir triukšmų įtaką stiprinimo koeficiento stabilumui. 2) Gaunama platesnė dažnių pralaidumo juosta. 3) Sumažėja netiesiniai iškraipymai. 4) Pasikeičia stiprintuvo išėjimo ir įėjimo varžos. 11.Stiprintuvas su dvipoliu tranzistoriumi. (Schema, stiprintuvo schemos elementų paskirtys, veikimas, išėjimo Įtampos kreivės sudarymas, A darbo režimas). Dvipolis tranzistorius valdomas bazės srove IB, nuo kurios priklauso kolektoriaus srovė IC bei išėjimo char. Darbo rėžimui sudaryti reikalinga tam tikra nuolatinė bazės srovė IB. Todėl į bazės grandinę įjungiamas rezistorius RB1. Srovė IB teka nuosekliai sujungtais RB1 ir B–E sandūra. Į emiterio grandinę įjungus rezistorių, kurio varža RE. Bazės grandinėje sudromas dviejų rezitorių RB1 ir RB2 įtampos dalytuvas, kurio bazės potencialas palaikomas pastovus. Padidėjus temp. tuo pačiu ir srovei IE, padidėja ir įtampa UE=REIE. Dėl to sumažėja įtampų skirtumas UBE=UB-UE ir sumažėja IB, todėl IE beveik nekinta. Gaunamas neigiamas grįžtamasis ryšys, kuris šiuo atveju panaudojamas temp. įtakai kompensuoti. 12.Nuolatinės srovės stiprintuvas. (Paskirtis, schema, nulio korekcija, nulio dreifas), Stiprintuvas, kuris stiprina ne tik greitai, bet ir letai kintančius įėjimo signalus (ne tik kintamąją, bet ir nuolatinę įėjimo signalo dedamąją). Paprasčiausio nuolatinės srovės stiprintuvo yra stiprinimo elementas yra dvipolis tranzistorius. Bazės srovė atidaro tranzitorių ir tarp išėjimo gnybtų gaunamas įtampos kritimas uex. Todėl šiam stiprintuvui reikia atlikti nulio korekciją. Tam jo įėjimo gnybtai sujungiami trumai (uin=0), o potenciometro R0 slankiklis nustatomas taip, kad butų uex=0. Nuolatinės srovės stiprintuvo pagr. trūkumas nulio dreifas. Jis pasireiškia tuo, kad nesant jokio įėjimo signalo, tarp išėjimo gnybtų gali atsirasti įtampa, kuri laikui bėgant kinta atsitiktiniu dėsniu. Efektyviausiai nulio dreifas sumažinamas, sudarius diferencinį nuolatinės srovės stiprintuvą. 13.Diferencinis nuolatinės srovės stiprintuvas. Operaciniai stiprintuvai. (Paskirtis, sutartinis ženklas, savybės, pagrindiniaiparametrai.) Jis sudaromas iš dviejų nuolatinės srovės stiprintuvų. Tarkime, kad stiprinimo elementai yra netiesiniai valdomi rezistoriai NL1 ir NL2. Jei abiejų stiprintuvų elementų parametrai yra vienodi, tai uex1=Kuin1, uex2=Kuin2, diferencinio stiprintuvo išėjimo įtampa: uex=uex1–uex2=K(uin1–uin2). Tokio diferencinio stiprintuvo grandinė yra nuolatinės srovės tiltelis, kurio vienoje įstrižainėje yra įtampos šaltinis, o kitoje apkrova. Diferencinio stiprintuvo darbo stabilumas priklauso nuo to kaip identiškai bus parenkami elementų parametrai. Maitinimo įtampos ar aplinkos temperatūros pokyčiai turės vienodą įtaką išėjimo įtampoms uex1, uex2 ir jų skirtumas uex nuo to nepasikeis. Kaip tik todėl galime sakyti, kad tokio stiprintuvo nulio dreifo nėra. Operaciniai stiprintuvai. Tai universalios paskirties stiprintuvai kurie skirti netik srovei ar įtampai sustiprinti, bet ir kitoms funkcijoms atlikti: palyginti, sudauginti, padalinti, susumuoti, nufiltruoti įvairius signalus. Šiuolaikiniai operaciniai siprintuvai yra nuolatinės srovės diferenciniai stiprintuvai. Juose yra dvi ar daugiau stiprinimo pakopos bei kiti papildomi elementai. Parametrai: diferencinis stiprinimo koef. kd, dažnių pralaidumo juosta, įėjimo varžos Rin, didžiausia išėjimo įtampa, didžiausia išėjimo srovė. ELEKTRINIAI MATAVIMAI 1. Matavimo paklaidos. Prietaiso tikslumo klasė. Ženklai prietaisų skalėse. Matavimo paklaidos. Matuojant fizikinį dydį, gaunamas netikslus rezultatas, t.y. susidaro nuokrypis nuo jo tikrosios vertės. Absoliutinė paklaida –vadinamas nuokrypio absoliutinis didumas: Δ=Xn-X; čia Xn ir X –matavimo rezultatas ir tikroji matuojamojodydžio vertė. Santykinė paklaida –yra absoliutinės paklaidos santykis su tikrąja matuojamojo dydžio verte. Ji gali būti išreikšta santykiniais dydžiais arba procentais: δ= Δ/X arba δ=(Δ/X) · 100% Paklaidos laikomos teigiamomis, kai matavimo rezultatas yra didesnis už tikrąją matuojamojo dydžio vertę. Kai matavimo paklaidos yra žinomos, tiksli matuojamojo dydžio vertė gaunama pridėjus prie matavimo rezultatą pataisą. Pataisa yra absolutiniė paklaida paimta su priešingu ženklu: β=X- Xn =-Δ Sisteminės paklaidos dažniausiai gaunamos dėl metodo ar priemonių netobulumo. Jos yra pastovaus didumo ir ženklo arba dėsningai priklauso nuo matavimo sąlygų. Prie sisteminių paklaidų priskiriamos ir metodinės paklaidos, gaunamos dėl paties matavimo metodo netobulumo. Atsitiktinių paklaidų didumas ir ženklas yra atsitiktiniai, kinta nedėsningai, matuojant daug kartų tą patį dydį. Atsitiktinės paklaidos įvertinamos matematinės statistikos metodais. Prietaiso tikslumo klasė. Prietaiso tikslumas yra viena svarbiausių jo charakteristikų. Paklaidos, kurios matuojant gaunamos dėl prietaiso elementų netobulumo, yra vadinamos prietaiso paklaidomis. Matavimo prietaisui galima apskaičioti absoliutinę ir santykinę paklaidas, taip pat redukuotąją paklaidą: γ= (Xn-X) ·100/ XN= Δ·100/ XN; čia XN –didžiausia dydžio vertė kurią galima išmatuoto prietaisu (matavimo riba). Prietaiso tikslumo klasė nurodo, kokios paklaidos tam prietaisui yra leistinos. Daugumos rodyklinių ir savirašių matavimo prietaisų multiplikatyviosios paklaidos yra daug mažesnės už adidyviasias. Rodyklinio prietaiso tikslumo klasė yra jo leistina redukuotoji paklaida, isreiksta procentais, kai prietaisas veikia normaliomis sąlygomis. Čia pvz.: jei tikslumo klasė 0,1 , tai prietaiso redukuotoji paklaida yra γE2, jo transformacijos koef.: K=E1/E2=N1/N2. Neapkrautas transformatorius skiriasi nuo idealios ritės su magnetolaidžiu tik tuo, kad jis turi antrinę apviją, kurioje yra EVJ e2. Kaip ir EVJ e1 EVJ e2 pralenkia π/2 faze ją indukavusi magnetinį srautą Φ. Neapkrauto transformatoriaus vektorinė diagrama yra tokia pat kaip idealios ritės, bet joje yra nubraižytas dar E2 vektorius. Jis glai būti trumpesnis (N2

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!