Автоколебательный мультивибратор

Представляет собой генератор прямоугольного импульса типа меандр. (имп. равной длит.)

В сх. Присутствуют 2 обратные связи:

1) Отрицательная обратная связь, через R₀ – C

2) Положительная обратная связь, через R₂- R₁

Коммутация выхода наступает когда напряжение отрицательной обратной связи U_оос=U_c= U_пос

Принцип действия:

 

Допустим в момент вкл. пит. при t=0 на выходе устанавливается напряжение U_вых(-). Под воздействием отрицательной обратной связи конденсатор С начнет разряжаться, напряжение на нем будет изменяться от 0 до U_пит. в момент врем.t₁ напряжение на конд.(U_ooc) сравнивается с U₁(U_пос) произойдет переключение выхода в результате кот u_вых станет равным U_вых (+). В рез-те под воздейств. той же отриц.обр.св конденсатор начнет заряжаться от напряж. U₁ до U_вых. В момент t₂, напряжение на конденсаторе достигнет значения U₂, произойдет обратная коммутация, т.е. U_вых= U_вых(-) и т.д. в результате таких коммутаций на выходе будут сформированы прямоугольные импульсы. Длительность импульса опр-ся пост.времени заряда и разряда конденсатора R₀ C₁. Поскольку постоянная времени заряда равна пост. вр. разряда на вых. Формируется прямоугольный импульс типа миандр.

Длительность имп.:

Поскольку период повторения импульсов T=2τ_u, частота генератора

Тиристоры.

Подразделяются на 2 класса:

1) Неуправляемые тиристоры. Динистры

2) Управляемые тиристоры наз. Тринистры.

Тиристоры применяются в средствах автоматики в качестве коммутаторов в цепях переменного и постоянного токов.

Динистр.

Динистр представляет собой полупроводниковый элемент с 3-мя переходами: П1, П2, П3.

При вл. напряжениями питания U, когда на анод подается «+», а на катод «-» переходы П1, П3 находятся под прямыми смещениями. При этом через динистр протекает тепловой обратный ток перехода П2 I₀.

Динистр нач. проводить ток в том случае, если обратное напряжение на переходе П2 достигнет предельного значения, т.е. наступит его пробой. И динистр работает так же как обычный диод.

ВАХ динистра:

 

На участке ОВ увеличение напряжения анод-катод. U_AK ведет к увеличению теплового тока на переходе П2; в т. В наступает электрический пробой перехода П2. Динистр из т. В мгновенно переходит в т. С характеристики на уч. СА динистр работает как обычный диод(см ВАХ диода).

Для того, что бы выкл. Динистр необходимо напряжение анод-катод U_AK снизить до напр. Отключения U_откл, или же по другому. Ток динистра уменьшить до значения тока удерживания I_УД.

18. Тринистр.

 

Отличие тринистра от динистра в том, что он имеет дополнительный электрод (упр-ий) подключается к области Р₂.

Управляющий электрод позволяет спровоцировать пробой перехода П₂ при меньшем обратном напряжении. На упр-ий эл. Относительно катода подается положительное напряжение (сигнал управления). Длительность такого сигнала должна быть достаточной, что бы произошел пробой в П₂.

На сх. Тринистр обозначается:

 

ВАХ Тринистра:

Если ток управления I_у=0, тринистр ведет себя как динистр, чем больше ток управления, тем при меньшем напряжении напряжении U_AK произойдет пробой перехода П₂, т.е. возникает возможность управления состоянием тринистра (вкл/выкл), состояния без изменения U_AK.

Обозначается тринистр следующим образом.

1) Силовые (на большие токи и напряж.) буквой Т

2) Маломощные – КУ

Для них как и для диодов осн. хар-ми явл.:

1) Допустимый ток через тиристр.

2) Обратное напряжение на тиристре.

 

 

Биполярные транзисторы

Предназначены для управляемого преобразования электрической энергии источника питания в ток нагрузки(I_н), в напряжение нагрузки(U_н) и мощность нагрузки(Р_н). Биполярные транзисторы представляют собой полупроводниковую структуру с двумя PN-переходами. Промышленностью выпускаются 2 типа наборов PN-переходов.

1) PNP, выполняемый на основе германия. В этом случае направление напряжений и токов транзистора следующее:

2) NPN структура, построена на основе кремния. Направления напряжений и токов:

Транзистор имеет 3 электрода(вывода): Э – эмиттер, К – коллектор, Б – база.

Эмиттер – предназначен для генерации носителей заряда и представляет собой высоко легированную область. Коллектор – предназначен для сбора носителей, выделяемых эмиттером. База – предназначена для управления потоком носителей из Э в цепь К.

Для PNP структуры в рабочем состоянии необходимо на К относительно Э и на Б относительно Э подать отрицательное напряжение. Для структуры NPN полярность напряжения устанавливается противоположная. В результате этого переход БЭ находится под прямым смещением, а переход БК под обратным смещением. Работает транзистор следующим образом: в зависимости от U прямого смещения UБЭ носители из Э поступают в область базы, поскольку U на Б относительно Э незначительно – только часть носителей передается в цепь Б. Большая часть носителей захватывается полем К и переносится в цепь К. Чем больше открыт переход БЭ, тем больше носителей поступает в цепь К.

В транзисторе: Iб << Iэ, Iк = Iэ – Iб = αIэ, где α – коэффициент, определяющий, какая доля Iэ передается в цепь К. α = 0,95 ÷ 0,98

В транзисторе наблюдается эффект усиления как U, так и I. Если входное U и I взять соответственно Uбэ и Iб, а выходное – Uобр и Iк, то можно заключить, что Uпр(Uбэ) << Uобр(Uбк). А также Iб << Iк.

В справочниках на транзисторы эффект усиления (передачи тока базы в цепь К) характеризуется статическим коэффициентом усиления β, который может быть: β = 10 ÷ 400.

Поскольку в транзисторе в явном виде присутствует усиление по I и U, транзистор также является усилителем мощности, т.к.: Iб · Uбэ << Iк · Uбк, т.е. Рвх << Рвых.

Эффект управления в транзисторе состоит в том, что чем больше открыт базовый переход(при больших напряжениях Uбэ · Iб), тем больше носителей передаются из Э в цепь К. Таким образом Iк можно изменять практически от 0 до максимального значения. Коэффициенты α и β связаны между собой след образом: β = .

Иногда в справочнике статический коэффициент усиления β через параметры четырехполюсника и обозначается h21. Транзисторы маркируются следующим образом:

кремниевые: КТ (2Т)

германиевые: ГТ (1Т)

Основные характеристики транзисторов:

1)допустимая мощность рассеяния, в связи с этим они делятся на мощные, средней мощности и маломощные.

2)рабочая частота транзистора. Делятся на низкочастотный, средней частоты, высокочастотный.

3)допустимое U на переходе КЭ.

4)допустимый Iк.

5)статический коэффициент усиления β (h21)

Допустимые	Uкэ, В	Iк, А	β (h21)
2Т935А
2Т608А (ср.мощности)		0,4
2Т313Б (ср.мощности)		0,6
2ТС622Б

 

 

20. Схема включения транзисторов. Схема с общей базой. Хар-ки схемы

Транзистор можно представить в виде 4-х полюсника:

Из схемы видно, что у 4-х полюсника вход и выход имеет общую точку. В свете этого (какой из электродов транзистора является общим для входа и выхода) различают схемы с общей базой (ОБ), общим эмитором (ОМ), общим коллектором (ОК). Взависимости от схемы включения такие параметры как коэф. Усиления по току (К_I), коэф. Усиления по U (К_U) и коэф. Усиления по мощности (К_P) имеют различные решения.

 

Схема с общей базой имеет вид:

 

В схеме U_вх = U_эб, U_вых = E_к – Е_кб ; U_вых = I_к *R_н ;

I_вх = I_э ; I_вых = I_к

Характеристики схемы с общей базой

(коэф. усиления по току (К_IБ); К_UБ; К_РБ )

К_IБ = ∆I_Вых / ∆I_вх К_IБ = ∆I_K / ∆I_Э = α ≈1

В схеме нет усилителя по I

К_{UБ =} ∆U_вых / ∆U_вх = ∆I_вых * R_H /∆I_вх* R_вх ≈R_H /R_вхБ

Коэф. усиления по U зависит от отношения R_H и R_{вх Б}

K_PБ =∆I_вых²*R_H /∆I_вх² *R_вхБ ≈ R_H / R_вхБ = К_UБ

К_Р = К_I * K_U