Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Передача энергии от активного двухполюсника нагрузке.

В любой электри-ческой схеме можно мысленно выделить какую-то одну ветвь, а всю остальную часть схемы независимо от ее структуры и сложности условно изобразить некоторым прямоугольником (рис. 2.29, а). Такой прием был использован в § 2.17 без специальных объяснений. По отношению к выделенной ветви вся схема, обозначенная прямо-угольником, представляет собой так называемый двухполюсник.
Таким образом, двухполюсник — это обобщенное название схемы, которая двумя выходными зажимами (полюсами) присоединена к выделенной ветви.
Если в двухполюснике есть источник ЭДС или (и) тока, то такой двухполюсник называют активным. В этом случае в прямоугольнике ставят букву А (рис. 2.29, а — в).
Если в двухполюснике нет источника ЭДС и (или) тока, то его называют пассивным.

Если нагрузка R подключена к активному двухполюснику то через нее потечет ток I = U_abx / (R+R_BX) и в ней выделится мощность (2.41)

Выясним, каково должно быть соотношение между сопротивлением нагрузки R и входным сопротивлением двухполюсника R_BX, чтобы в сопротивлении нагрузки выделялась максимальная мощность; чему она равна и каков при этом КПД передачи. С этой целью определим первую производную Р по R и приравняем ее нулю:

Отсюда R=R_BX (2.42)

Нетрудно найти вторую производную и убедиться в том, что она отрицательна (d²P / dR²< 0). Следовательно, соотношение (2.42)соответствует максимуму функции P=f(R). Подставив (2.42) в(2.41), получим максимальную мощность, которая может быть выделена в нагрузке R: P_max=U²_abx/4R_BX Полезную мощность, выделяющуюся в нагрузке, определяют по Уравнению (2.41). Полная мощность, выделяемая эквивалентным генератором, P_ПОЛН=U_abxI=U²abx/(R_BX+R)

Рис 2.31

Коэффициент полезного действия

η=P/P_ПОЛН=R/(R+R_BX) (2.44)

Если R=R_BX, то η=0.5

Если мощность Р значительна, то работать с таким низким КПД, как 0,5, недопустимо. Но если мощность Р мала и составляет всего несколько милливатт (такой мощностью обладают, например, различные датчики устройств автоматики), то с низким КПД можно не считаться, поскольку достигнута главная цель - в этом режиме датчик отдает нагрузке максимально возможную мощность. Выбор сопротивления нагрузки R, равного входному сопротивлению RBX активного двухполюсника, называют согласованием нагрузки.

Импульсный диод

Дио́д — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Импульсный диод — диод, предназначенный для работы в импульсных схемах. Положительный импульс диод пропускает без искажений и при прямом напряжении через диод проходит большой ток. При смене полярности входного напряжении на отрицательный диод запирается, но не сразу, в начале происходит резкое увеличение обратного тока, затем, после рассасывания, неравновесных носителей восстанавливается высокое сопротивление p-n перехода, и диод запирается. Данный тип диодов применяют в импульсных ключевых схемах с малым временным переключением.

Билет 10

1)Замена нескольких параллельных ветвей, содержащих источники ЭДС и источники тока, одной эквивалентной. Расчет сложных схем упрощается при замене нескольких параллельно включенных ветвей, содержащих источники ЭДС, источники тока и сопротивления, одной эквивалентной ветвью.

Участок цепи рис. 2.22, б эквивалентен участку цепи рис. 2.22, а, если при любых значениях тока I, подтекающего из всей остальной, не показанной на рисунке части схемы, напряжение на зажимах а и b (Uab) в обеих схемах одинаково. Для того чтобы выяснить, чему равняются Rэ и Еэ, составим уравнения для обеих схем.

Для схемы рис. 2.22, а

I1 + I2 + I3 + Jr + Js = I,

но

I1 = (E1 - Uab)/R1 = (E1 - Uab) g1;

I2 = (E2 - Uab) g2; (2.16)

...................................

In = (En - Uab) gn.

Следовательно,

(2.16а)

где n - число параллельных ветвей с источниками ЭДС; q - число параллельных ветвей с источниками тока.

Для схемы рис. 2.22, б

I = Eэgэ - Uabgэ, (2.17)

где gэ = 1/Rэ.

Равенство токов I в схемах рис. 2.22, а, б должно иметь место при любых значениях Uab, а это возможно только в том случае, когда коэффициент при Uab (2.17) равен коэффициенту при Uab в (2.16а).

Следовательно,

(2.18)

Если слагаемые с Uab в (2.16а) и (2.17) равны и токи I по условию эквивалентности двух схем также равны, то

откуда

(2.19)

Формула (2.18) дает возможность найти проводимость g3 и по ней Rэ в схеме рис. 2.22, б. Из этой формулы видно, что проводимость gэ не зависит от того, есть в ветвях схемы рис. 2.22, а ЭДС или нет.

При подсчетах по формуле (2.19) следует иметь в виду следующее: 1) если в какой-либо ветви схемы ЭДС отсутствует, то соответствующее слагаемое в числителе (2.19) выпадает, но проводимость этой ветви в знаменателе (2.19) остается; 2) если какая-либо ЭДС в исходной схеме имеет направление, обратное изображенному на рис. 2.22, а, то соответствующее слагаемое войдет в числитель формулы (2.19) со знаком минус.

Ветви схемы рис. 2.22, а, б эквивалентны только в смысле поведения их по отношению ко всей остальной части схемы, не показанной на рисунке, но они не эквивалентны в отношении мощности, выделяющейся в них. Качественно поясним это. В ветвях схемы рис. 2.22, а токи могут протекать даже при I = 0, тогда как в ветви ab рис. 2.22, б при I = 0 ток и потребление энергии отсутствуют.

Пример 21. Заменить параллельные ветви рис. 2.22, в одной эквивалентной. Дано: E1' = 10 В; Е1" = 30 В; Е2 = 40 В; E3 = 60 В; R1 = 2 OM; R2 = 4 Ом; R3 = 1 Ом; R4 = 5 0м; J = 6 А.

Решение. Находим:

g1 = 0,5 См; g2 = 0,25 См; g3 = 1 См; g4 = 0,2 См;

Таким образом, для эквивалентной ветви рис. 2.22, б Rэ = 0,513 Ом; Eэ = 18,4 В.

2)Согласующий трансформа́тор — трансформатор, применяемый для согласования сопротивления различных частей (каскадов) электронных схем.

Обычно согласующие трансформаторы применяются для подключения низкоомной нагрузки к каскадам электронных устройств, имеющим высокое входное или выходное сопротивление. Часто согласующий трансформатор выступает в качестве выходного трансформатора для ламповых усилителей звуковых частот.

Эквивалентное сопротивление трансформатора с подключенной нагрузкой (по переменному току) можно выразить формулой:

В идеальном трансформаторе ток в первичной обмотке не может течь, если цепь вторичной обмотки разомкнута. В реальном же трансформаторе при разомкнутой цепи вторичной обмотки в первичной обмотке течёт небольшой ток холостого хода, вызванный наличием индуктивности намагничивания первичной обмотки и создающий магнитный поток, намагничивающий сердечник трансформатора, индуктивность намагничивания должна быть достаточно велика, чтобы ток холостого тока составлял лишь небольшую долю тока первичной обмотки при работе трансформатора на нагрузку.
3)Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

Варикап (от англ. vari(able) — «переменный», и cap(acity) — «ёмкость») — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.

Обратное напряжение на диоде.

При отсутствии внешнего напряжения в p-n-переходе существуют потенциальный барьер и внутреннее электрическое поле. Если к диоду приложить обратное напряжение, то высота этого потенциального барьера увеличится. Внешнее обратное напряжение отталкивает электроны в глубь n-области, в результате чего происходит расширение обеднённой области p-n-перехода, которую можно представить как простейший плоский конденсатор, в котором обкладками служат границы области. В таком случае, в соответствии с формулой для ёмкости плоского конденсатора, с ростом расстояния между обкладками (вызванной ростом значения обратного напряжения) ёмкость p-n-перехода будет уменьшаться. Это уменьшение ограничено лишь толщиной базы, далее которой переход расширяться не может. По достижении этого минимума с ростом обратного напряжения ёмкость не изменяется.

Билет 11

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒