ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ § 1.1. РЕЗИСТОРЫ Основные параметры резисторов § 1.2. КОНДЕНСАТОРЫ Основные параметры постоянных конденсаторов 1.3. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718—75) § 1.4. ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Основные параметры трансформаторов питания § 2.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Основные положения теории электропроводности. Примесная электропроводность. § 2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Концентрация носителей зарядов. Уравнения непрерывности. § 2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ Контакт металл — полупроводник.  Контакт двух полупроводников p- и n-типов. Свойства несимметричного p-n-перехода. p-n-переход смещен в прямом направлении Переход, смещенный в обратном направлении. Переходы p-i, n-i-, p+-p-, n+-n-типов. Пробой p-n-перехода. § 2.5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ § 2.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ Выпрямительные диоды. Основные параметры выпрямительных диодов и их значения у маломощных диодов Импульсные диоды. Полупроводниковые стабилитроны. Варикапы. Диоды других типов. § 2.7. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Математическая модель транзистора. Три схемы включения транзистора. Инерционные свойства транзистора. Шумы транзистора. Н-параметры транзисторов. § 2.8. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ Симметричные тиристоры. Основные параметры тиристоров и их ориентировочные значения § 2.  10. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫОсновные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения § 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ Пассивные компоненты ИС. Конденсаторы. Индуктивности. Транзисторы ИС. Изоляция компонентов в монолитных интегральных узлах. ГЛАВА 3. КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ Основные параметры и характеристики светодиодов § 3.3. ФОТОПРИЕМНИКИ Основные характеристики и параметры фоторезистора Фотодиоды. Основные характеристики и параметры фотодиода Фототранзисторы. Основные характеристики и параметры фототранзистора Фототиристоры. Многоэлементные фотоприемники. Фотоприемники с внешним фотоэффектом. § 3.4. СВЕТОВОДЫ И ПРОСТЕЙШИЕ ОПТРОНЫ § 3 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.6.  ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ§ 3.7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.8. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ГЛАВА 4. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ § 4.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСИЛИТЕЛЯМ § 4.3. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ § 4.4. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Каскад с общим стоком. § 4.5. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Входное сопротивление. § 4.7. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ Сложные эмиттерные повторители. § 4.  8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ§ 4.9. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ И С КАСКОДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ § 4.10. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ИХ ОСНОВЕ 4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 4.12. МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ Каскад с ОБ трансформаторным входом и трансформаторным выходом. Двухтактные выходные каскады. § 4.13. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МОЩНЫЕ ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ § 5.1. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ Параметры RC-цепи связи. § 5.2. УСИЛИТЕЛИ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ 5.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ § 5.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ § 5.6. ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ § 5.7. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЕЙ И КОРРЕКЦИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАВА 6. АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.  1. МАСШТАБНЫЕ УСИЛИТЕЛИ6.3. ИНТЕГРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Интеграторы на основе операционных усилителей. § 6.4. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Активные дифференцирующие устройства. § 6.5. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ § 6.6. МАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ § 6.9. ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ § 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ И УСТРОЙСТВАХ § 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ § 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧЕВЫХ ЦЕПЯХ С БИПОЛЯРНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ § 7.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ ГЛАВА 8. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕНЕРАТОРЫ § 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ § 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 8.  3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ§ 8.4. ТРИГГЕРЫ § 8.5. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ § 8.6. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ Генераторы напряжения прямоугольной формы. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Генераторы напряжения треугольной формы. Генераторы синусоидальных колебаний. Генераторы с кварцевыми резонаторами и электромеханическими резонансными системами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Приложение Схемы включения операционных усилителей ЛИТЕРАТУРА |
Дифференциальный каскад принцип работы
Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассказывал о генераторах пилообразного напряжения с использованием отрицательной обратной связи. Сегодняшняя статья посвящена такому классу электронных схем, как дифференциальные усилители. Одним из условий развития современной промышленности производства является широкое внедрение и использования средств автоматики и контроля.
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Дифференциальный каскад усилителя
- Дифференциальный усилитель
- Моделирование и исследование характеристик дифференциального усилителя
- 7.3. Дифференциальные усилители
- Операционные усилители
Дифференциальный усилитель - Дифференциальный усилитель на ОУ. Принцип работы
- ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА УСИЛЕНИЯ
- Вы точно человек?
- Дифференциальный каскад на транзисторах
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает транзистор? Режим ТТЛ логика / Усиление.
Анимационный обучающий 2d ролик. / Урок 1
Дифференциальный каскад усилителя
Дифференциальный усилительный каскад, его основные свойства и схемные реализации Особенности построения аналоговых интегральных микросхем В случае микроэлектронного исполнения многокаскадные широкополосные усилители реализуются, как правило, с непосредственными или гальваническими связями между отдельными каскадами, соединенными последовательным образом. При этом разделительные конденсаторы отсутствуют, и на последующие каскады подается не только усиленный сигнал переменного тока, но и постоянные потенциалы.
Такие усилители называют усилителями постоянного тока УПТ. Ярким примером УПТ с гальваническими связями является интегральный операционный усилитель, широко используемый в микросхемотехнике. При создании УПТ приходится решать следующие задачи: 1 уменьшение влияния дрейфа нуля, под которым понимают нестабильность выходного напряжения или тока усилителя при нулевом значении напряжения на входе; 2 необходимость согласования постоянных потенциалов на входе и выходе соседних каскадов без потери усиления переменного сигнала трансляция постоянных уровней; 3 обеспечение устойчивости работы многокаскадных УПТ с минимальными потерями усиления частотная коррекция УПТ.
Его причины: температурное изменение рабочих точек транзисторов; изменение питающих напряжений; температурные изменения характеристик и старение как пассивных, так и активных компонентов схемы. Поэтому наиболее эффективны те меры, которые уменьшают дрейф первого, входного каскада. В этом смысле наиболее радикальным схемотехническим решением является использование в УПТ дифференциальных каскадов. Дифференциальный каскад Дифференциальный каскад ДК является входным в усилителях постоянного тока, в том числе в микросхемных операционных усилителях ОУ, так как эффективно подавляет дрейф нуля, являющийся серьезной помехой при усилении постоянных и медленно меняющихся напряжений.
Такие каскады выполняются как на биполярных, так и на полевых транзисторах и имеют множество схемотехнических решений [1]. Упрощенная принципиальная схема ДК на биполярных транзисторах приведена на рис Рис Упрощенная принципиальная схема дифференциального каскада Схема дифференциального каскада включает в себя два плеча: левое, куда входит транзистор VT1 и резистор R1, и правое, куда входит транзистор VT2 и резистор R2.
Для эффективного подавления дрейфа обеспечивают симметрию схемы,. Так как дифференциальный каскад используется для усиления медленно меняющихся и постоянных напряжений, то необходимо обеспечить гальваническую, то есть непосредственную, без разделительных конденсаторов, связь внешних источников напряжения 1 и 2 с соответствующими входами каскада.
При гальванической связи не только медленные колебания, но и приращения постоянной составляющей на каком-либо входе каскада воспринимаются как полезный сигнал, поэтому в отсутствие сигнала необходимо обеспечить нулевое напряжение на базах транзисторов относительно корпуса земли для того, чтобы исключить ложную регистрацию сигнала в его отсутствие.
Для обеспечения нулевого напряжения на базах в схему ДК дополнительно вводят источник питания с отрицательным напряжением относительно корпуса и резистор R3. Подбором номинала резистора R3 можно обеспечить на эмиттерах транзисторов напряжение, равное по модулю требуемому постоянному напряжению база-эмиттер, но противоположное ему по знаку.
При использовании в ДК n-p-n транзисторов как, например, в схеме рис. Если подобрать номинал резистора R3 так, чтобы напряжение на эмиттере равнялось 0, Рассмотрим работу ДК, когда выходное напряжение снимается между коллекторами транзисторов VT1 и VT2 так называемый симметричный съем выходного сигнала.
Отключим от входов ДК сигналы и закоротим входы на корпус. Вследствие симметрии схемы коллекторные токи каждого плеча должны иметь равные постоянные значения, а, значит, потенциал коллектора левого плеча должен равняться потенциалу коллектора правого плеча, а разность этих потенциалов должна равняться нулю. Однако, из-за случайного характера процесса эмиссии носителей заряда в транзисторе, коллекторный ток каждого плеча содержит не.
Если подобрать транзисторы с высокой степенью идентичности параметров и обеспечить им одинаковый температурный режим, то флуктуации коллекторного тока одного плеча будут приближенно повторять флуктуации коллекторного тока другого плеча, иначе говоря, эти флуктуации будут коррелированны.
При коррелированности флуктуаций коллекторных токов будут коррелированны и флуктуации потенциалов коллекторов, то есть эти потенциалы будут меняться почти синфазно.
Если бы указанные потенциалы менялись в одинаковой степени, то их разность равнялась бы нулю. Однако, из-за случайного характера флуктуаций, потенциалы коллекторов не изменяются в точности синфазно, хотя и в сильной степени ослабляются. Степень подавления дрейфа нуля тем выше, чем больше степень идентичности параметров транзисторов и номиналов резисторов в коллекторной нагрузке каждого плеча.
Подавлению дрейфа способствует также действие отрицательной обратной связи ООС по постоянному току, которая уменьшает напряжение дрейфа в F раз, где F коэффициент обратной связи. Напряжение обратной связи образуется на резисторе R3 при протекании эмиттерных токов левого и правого плеча. В микросхемных ДК из-за малой площади кристалла нельзя получить большие значения сопротивления резистора и большие значения токов, а, значит, и большие значения S.
Поэтому с целью увеличения F вместо резистора R3. Транзистор VT4, включенный диодом, и резисторы устанавливают режим по постоянному току транзистора VT3.
Сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора VT3 включено в цепь, где протекают коллекторные токи левого и правого плеча дифференциального каскада. Для постоянного тока сопротивление перехода имеет сравнительно небольшое значение, составляющее единицы ком. В то же время для приращений коллекторного тока, в частности, вызванных дрейфом, динамическое сопротивление перехода составляет десятки ком.
Это способствует увеличению F, а, значит, уменьшению дрейфа. Основные свойства дифференциального каскада Характеристики ДК при усилении дифференциальных сигналов Коэффициент передачи Рассмотрим случай, когда входные сигналы подаются симметрично, и выходные сигналы также снимаются симметрично см.
ДИФ и противофазны. Так как действующие напряжения равны и противофазны, то коллекторные токи, ими вызванные, тоже равны и противофазны и, следовательно, компенсируются при протекании через резистор R3.
Таким образом, отрицательная обратная связь при действии дифференциальных сигналов отсутствует.
В таком случае правомерно считать, что каждое плечо работает как каскад ОЭ, и использовать при выводе соотношения для коэффициента передачи по дифференциальному сигналу выражения, относящиеся к каскаду ОЭ. Обозначим выходное напряжение, снимаемое между коллекторами, как ВЫХ. Его можно представить в виде: ВЫХ. ДИФ 2 ВХ. Подставляя 4. ДИФ ВХ. В области средних частот коэффициент передачи K 0. ДИФ запишется в виде: K 0. Входное сопротивление ДК при усилении дифференциального сигнала При симметричной подаче дифференциального сигнала входные сопротивления левого и правого плеча оказываются включенными последовательно.
Следовательно, входное комплексное сопротивление ДК при усилении дифференциального сигнала равно удвоенному входному сопротивлению каскада ОЭ: 22 Z ВХ. Съем выходного сигнала осуществляется симметрично между коллекторами. При синфазности входных напряжений коллекторные токи, ими вызванные, тоже синфазны и, следовательно, по эмиттерному резистору R3 протекает ток, равный удвоенному эмиттерному току одного плеча.
В результате на резисторе R3 образуется напряжение отрицательной обратной связи.
Обратная связь уменьшает коэффициент усиления. Коэффициент передачи для синфазного сигнала определим как отношение разности выходных напряжений правого и левого плеча к входному напряжению: K ВЫХ. Запишем выражения для выходных напряжений ВЫХ. Для простоты рассмотрим только область средних частот, где частотная зависимость коэффициента передачи отсутствует: K 0. ОЭ коэффициент передачи левого плеча в отсутствие отрицательной обратной связи, или, как показано выше, это коэффициент передачи левого плеча при усилении дифференциального сигнала, равный.
Таким образом, ДК эффективно подавляет синфазный сигнал, в частности, дрейф нуля. ОЭ Использование дифференциальных усилительных каскадов в режиме регулируемого усиления и в перемножителях Дифференциальный каскад с токозадающим транзистором как основа построения функциональных устройств При изложении материала в разделе 4.
Рассмотрим, как осуществляется такая стабилизация.
Для этого обратимся к рис. При введении в ДК генератора стабильного тока повышение температуры приводит к уменьшению сопротивления транзистора VT3, включенного диодом, уменьшению напряжения на базе токозадающего транзистора VT4 и, как следствие, уменьшению коллекторных токов транзисторов VT1 и VT2, то есть к стабилизации этих токов. Регулировка коллекторных токов путем изменения напряжения на базе токозадающего транзистора позволяет управлять крутизной проходной характеристики S транзисторов VT1 и VT2.
Это обстоятельство используется при реализации на базе ДК функциональных устройств, таких, как амплитудный модулятор и аналоговый перемножитель. Постоянное напряжение 02 определяет значение крутизны S 0 при отсутствии напряжения u. При воздействии напряжения u возникает переменная составляющая м t м t м t крутизны. Для исключения постоянной составляющей в выходном АМ-колебании, это колебание снимается между коллекторами транзисторов VT1 и VT2.
На рис. Осуществление амплитудной модуляции является одним из применением аналогового перемножителя.
На основе аналогового перемножителя могут быть реализованы другие функциональные устройства: оптимальные преобразователи частоты ПЧ, ПЧ с подавлением зеркального канала, квадратурные преобразователи, умножители частоты, синхронные детекторы, амплитудные регуляторы, стробкаскады, электронные ключи, модуляторы, демодуляторы амплитудные, частотные и фазовые, квадратурные фильтры и др.
Как указано в пособии [2], для построения высококачественного аналогового перемножителя следует использовать транзисторный квартет. Там же приведены результаты анализа работы такого квартета. Контрольные вопросы 1. Какова область использования дифференциальных каскадов ДК? Что такое дрейф нуля? Изобразите упрощенную принципиальную схему ДК. Какие сигналы называют дифференциальными, а какие синфазными? Используя упрощенную схему ДК, объясните, как осуществляется усиление дифференциальных сигналов и подавление синфазных сигналов.
Каково назначение генератора стабильного тока в схеме ДК? Выведите выражение для коэффициента передачи дифференциального каскада при усилении синфазных и дифференциальных сигналов.
Дайте определение коэффициента ослабления синфазного сигнала. От каких параметров зависит значение этого коэффициента? Изобразите схему амплитудного модулятора на базе ДК. Благодаря чему осуществляется амплитудная модуляция при использовании ДК? Объясните работу ДК в качестве аналогового перемножителя.
Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока УПТ или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические. Глава 5. Дифференциальные усилители 5. Дифференциальные усилители Дифференциальный усилитель это симметричный усилитель с двумя входами и двумя выходами, использующийся для усиления разности напряжений.
Лекция 11 Тема: Аналоговые интегральные микросхемы Продолжение. Электроника Усилители постоянного тока УПТ Назначение: усиление медленно меняющихся во времени сигналов, включая постоянную составляющую. В УПТ нельзя использовать в качестве элементов связи элементы,. Транзисторные усилительные каскады расчет по переменному току Введение Приведенные ниже задачи связаны с расчетом параметров усилительных каскадов, схемы которых рассчитаны по постоянному току в предыдущей.
В усилителях введение обратной связи призвано улучшить ряд. Лекция 8 Тема: Интегральные усилители 1 Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока УПТ или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические. Усилительное звено и его обобщенная схема.
Малосигнальные параметры биполярных и полевых транзисторов,. Основные положения.
Дифференциальный усилитель
Значительно улучшает схему использование двух одинаковых транзисторов в паре, соединенных эмиттерами — т. Тем не менее, понимание принципов работы дифференциального каскада необходимо, и мы рассмотрим его. Дифференциальный каскад, как он показан на рис. Такой сигнал называют синфазным. Иное дело, если сигналы на входах различаются — они будут усиливаться.
На рис представлена схема, с помощью которой объясняется принцип работы дифференциального усилительного каскада. Схема.
Моделирование и исследование характеристик дифференциального усилителя
Дифференциальный усилительный каскад рис.
Если на оба входа подать одинаковое синфазное напряжение, то усиление будет чрезвычайно мало. Дифференциальный усилительный каскад не усиливает синфазный сигнал. Дифференциальный каскад состоит из двух транзисторов, эмиттеры которых соединены и подключены к общему резистору. Для сигнала транзистор включен по схеме с ОЭ, а транзистор — по схеме с ОБ. Для сигнала транзистор включен по схеме с ОБ, а транзистор — по схеме с ОЭ. Однако чтобы избежать громоздких промежуточных преобразований, воспользуемся искусственными приемами, позволяющими получить интересующие результаты. Предположим, что каскад абсолютно симметричен, т. Дифференциальный усилительный каскад: а — базовая схема, б — схема эквивалентного преобразования, в — схема при подаче синфазного напряжения, г — упрощенная эквивалентная схема для синфазного входного сигнала В этом случае при равных входных сигналах токи транзисторов равны между собой, а именно:. Пусть входные напряжения получат одинаковые приращения разных полярностей : В результате ток одного транзистора увеличится на , а другого на столько же уменьшится: При этом результирующий ток через резистор останется без изменения.
7.3. Дифференциальные усилители
Основы промышленной электроники. После изучения лекции 10 студент должен знать: работу дифференциального и операционногоусилителя и их характеристики. Уметь: пояснить работу дифференциального и операционного усилителя, а также уметь нарисовать схемы дифференциальных и операционных усилителей. Параллельные каскады более удобны для практического использования и для микроэлектронной технологии, а поэтому в настоящее время в основном и применяются. Наиболее распространенным параллельным каскадом усилителя является дифференциальный каскад ДК.
Усилители постоянного тока УПТ.
Операционные усилители
Тенденцией современной схемотехники является постоянное уменьшение напряжения питания. Это связано с уменьшением проектных норм на транзисторы в современной технике производства микросхем. При уменьшении питания возникают неизбежные проблемы с уменьшением помехоустойчивости и динамического диапазона усилителей. Улучшить помехоустойчивость линий связи между усилительными каскадами позволяет применение парафазных соединительных линий.
Дифференциальный усилитель позволяет усиливать парафазный сигнал, передаваемый по двум соединительным линиям.
Дифференциальный усилитель
Существенное уменьшение дрейфа нуля в усилителе постоянного тока достигается с помощью схемного решения, которое реализуется в дифференциальном усилительном каскаде. В основу его построения положен принцип сбалансированного моста. Известно, что баланс моста см. Данное свойство моста уменьшают влияние нестабильности источника питания и изменения параметров элементов схемы на процесс усиления входного сигнала. На рис.
Схема простейшего дифференциального усилителя приведена на рисунке 1 . Схема резистивного дифференциального каскада. Рисунок 1 Схема.
Дифференциальный усилитель на ОУ. Принцип работы
Все схемы усилительных каскадов, которые мы рассматривали до сих пор, были несимметричными, то есть, другими словами, они имеют только один выход. В отличие от других усилительных каскадов, дифференциальная пара имеет два входа и усиливает разностный сигнал разностное напряжение между ними.
Она имеет два выхода, инвертированные то есть противофазные один по отношению к другому — это делает дифференциальную пару или фазоинвертор с катодной связью очень полезным каскадом.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА УСИЛЕНИЯ
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 3 2 1 Усилительные каскады на биполярных транзисторах
Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей. Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой выходного каскада. Транзисторы дифференциального усилителя могут быть биполярными , полевыми или баллистическими. Наиболее высокочастотными ТГц диапазон являются дифференциальные усилители на интегральной паре баллистических транзисторов [1] [2]. Для предварительного усиления слабого дифференциального сигнала в высокоточных системах от усилителя требуются высокие параметры точности коэффициента усиления , и во многих случаях также большое входное сопротивление.
Операционный усилитель — это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз.
Вы точно человек?
Во многих случаях требуется обрабатывать сигналы инфранизких частот, для усиления которых обычные схемы усилительных каскадов с разделительными и блокирующими емкостями оказались мало пригодными из-за необходимости использования конденсаторов большой емкости, следовательно, и больших габаритов. Для усиления медленно меняющихся во времени сигналов применяются усилители постоянного тока УПТ. В УПТ применяются непосредственная связь между каскадами, так как связь через разделительные конденсаторы и трансформаторы не обеспечивает передачи постоянной составляющей усиливаемого сигнала. Отсутствие разделительных конденсаторов позволяет получить практически безинерционный усилитель с широкой полосой усиления от нуля до f max рис.
Непосредственная гальваническая связь между каскадами применяется и в усилителях переменного тока, особенно при выполнении их в виде интегральных схем.
Дифференциальный каскад на транзисторах
Дифференциальный усилитель — операционный усилитель, являющийся сочетанием инвертирующего и неинвертирующего усилителей. Дифференциальные усилители могут определить и усиливать разницу между входными сигналами. Поскольку многие дифференциальные усилители способны определять очень маленькую по величине разницу, они очень часто используются в контрольно-измерительных устройствах. Дифференциальный усилитель состоит из одного операционного усилителя и нескольких резисторов.
Принцип каскадного управления — Inst Tools
от редакции
Что такое каскадное управление?
При одноконтурном управлении уставка регулятора задается оператором, а его выход приводит в действие конечный элемент управления.
Например: регулятор уровня управляет регулирующим клапаном, чтобы поддерживать уровень на заданном уровне.
В схеме каскадного управления имеется два (или более) регулятора, выход одного из которых управляет уставкой другого регулятора. Например: контроллер уровня управляет заданным значением регулятора расхода, чтобы поддерживать уровень на заданном уровне. Контроллер потока, в свою очередь, приводит в действие регулирующий клапан, чтобы привести поток в соответствие с заданным значением, которое запрашивает контроллер уровня.
Контроллер, управляющий заданным значением (контроллер уровня в приведенном выше примере), называется первичным, внешним или главным контроллером. Контроллер, получающий заданное значение (в данном примере регулятор расхода), называется вторичным, внутренним или ведомым контроллером.
Каскадное управление может повысить производительность системы управления по сравнению с одноконтурным управлением, если: (1) Возмущения влияют на измеримый промежуточный или вторичный выходной сигнал процесса, который непосредственно влияет на первичный выходной сигнал процесса, которым мы хотим управлять; или (2) коэффициент усиления вторичного процесса, включая привод, нелинейный.
В первом случае каскадная система управления может ограничивать влияние возмущений, поступающих во вторичную переменную, на первичный выход. Во втором случае каскадная система управления может ограничить влияние изменений коэффициента усиления исполнительного механизма или вторичного процесса на работу системы управления. Такие колебания коэффициента усиления обычно возникают из-за изменений рабочей точки из-за изменений уставки или устойчивых возмущений.
Когда следует использовать каскадное управление?
Каскадное управление всегда следует использовать, если у вас есть процесс с относительно медленной динамикой (например, уровень, температура, состав, влажность) и потоком жидкости или газа или каким-либо другим относительно быстрым процессом, которым необходимо управлять для управления медленный процесс. Например: изменение расхода охлаждающей воды для регулирования давления в конденсаторе (разрежение) или изменение расхода пара для регулирования температуры на выходе из теплообменника.
В обоих случаях контуры управления потоком следует использовать в качестве внутренних контуров в каскадных схемах.
Есть ли у каскадного управления недостатки?
Каскадное управление имеет три недостатка. Во-первых, для работы требуется дополнительное измерение (обычно скорость потока). Во-вторых, есть дополнительный контроллер, который нужно настроить. И в-третьих, стратегия управления более сложна – как для инженеров, так и для операторов. Эти недостатки необходимо сопоставить с преимуществами ожидаемого улучшения контроля, чтобы решить, следует ли внедрять каскадный контроль.
Когда не следует использовать каскадное управление?
Каскадное управление полезно только в том случае, если динамика внутреннего цикла более быстрая по сравнению с динамикой внешнего цикла. Каскадное управление, как правило, не следует использовать, если внутренний цикл не менее чем в три раза быстрее внешнего цикла, потому что улучшенная производительность может не оправдать дополнительную сложность.
В дополнение к уменьшению преимуществ каскадного управления, когда внутренний контур не намного быстрее внешнего, существует также риск взаимодействия между двумя контурами, что может привести к нестабильности, особенно если внутренний контур настроен очень агрессивно. .
Как следует настраивать каскадное управление?
Каскадное устройство следует настраивать, начиная с самого внутреннего контура. После того, как он настроен, он переводится в режим каскадного управления или в режим внешней уставки, а затем настраивается контур, управляющий его уставкой. Не используйте правила настройки демпфирования четверти амплитуды (такие как немодифицированные правила Циглера-Николса и Коэна-Куна) для настройки контуров управления в каскадной структуре, поскольку это может вызвать нестабильность, если динамика процесса внутреннего и внешнего контуров аналогична.
Будьте первыми, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.
Обещаем не спамить.
Вы можете отписаться в любое время.
Неверный адрес электронной почты
Категории Системы управления2022 © Воспроизведение без явного разрешения запрещено. — Курсы PLC SCADA — Сообщество инженеров
Методы управления скоростью асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель практически является двигателем с постоянной скоростью, это означает, что для всего диапазона нагрузки изменение скорости двигателя довольно мало. Скорость шунтирующего двигателя постоянного тока можно очень легко изменять с хорошим КПД, но в случае асинхронных двигателей снижение скорости сопровождается соответствующей потерей эффективности и плохим коэффициентом мощности. Поскольку асинхронные двигатели широко используются, их регулирование скорости может потребоваться во многих приложениях. Ниже описаны различные методы управления скоростью асинхронного двигателя .
Регулятор скорости асинхронного двигателя со стороны статора
1.
Путем изменения приложенного напряжения:Из уравнения крутящего момента асинхронного двигателя,
Сопротивление ротора R 2 является постоянным и если скольжение s мало, то (sX 2 ) 2 настолько мало, что им можно пренебречь. Следовательно, T ∝ sE 2 2 , где E 2 — ЭДС ротора, а E 2 ∝ В
Таким образом, T ∝ sV 2 , а значит, при уменьшении подаваемого напряжения развиваемый момент уменьшается. Следовательно, для обеспечения одного и того же момента нагрузки скольжение увеличивается с уменьшением напряжения и, следовательно, скорость уменьшается. Этот метод является самым простым и дешевым, но до сих пор используется редко, так как для относительно небольшого изменения скорости требуется большое изменение напряжения питания.
2. При изменении приложенной частоты
Синхронная скорость вращающегося магнитного поля асинхронного двигателя определяется выражением
где, f = частота питания и P = количество полюсов статора.
Следовательно, синхронная скорость изменяется при изменении частоты питания. Фактическая скорость асинхронного двигателя определяется как N = Ns (1 — s) . Однако этот метод не получил широкого распространения. Его можно использовать там, где асинхронный двигатель питается от специального генератора (так что частоту можно легко изменять, изменяя скорость первичного двигателя). Кроме того, при более низкой частоте ток двигателя может стать слишком большим из-за уменьшения реактивного сопротивления. И если частота увеличивается сверх номинального значения, максимальный развиваемый крутящий момент падает, а скорость увеличивается.
3. Постоянная V/F-регулировка асинхронного двигателя
Это наиболее популярный метод управления скоростью асинхронного двигателя.
Как и в описанном выше методе, если частота питания снижается при сохранении номинального напряжения питания, поток в воздушном зазоре будет стремиться к насыщению. Это вызовет чрезмерный ток статора и искажение волны потока статора. Следовательно, напряжение статора также должно быть уменьшено пропорционально частоте, чтобы поддерживать постоянный поток в воздушном зазоре. Величина потока статора пропорциональна соотношению напряжения статора и частоты. Следовательно, если отношение напряжения к частоте поддерживается постоянным, поток остается постоянным. Кроме того, при сохранении постоянной V/F развиваемый крутящий момент остается примерно постоянным. Этот метод дает более высокую эффективность во время выполнения. Поэтому в большинстве приводов переменного тока для управления скоростью используется метод постоянного напряжения/частоты (или метод переменного напряжения и переменной частоты). Наряду с широким диапазоном регулирования скорости этот метод также предлагает возможность «мягкого пуска».
4. Изменение количества полюсов статора
Из приведенного выше уравнения синхронной скорости видно, что синхронную скорость (и, следовательно, рабочую скорость) можно изменить, изменив количество полюсов статора. Этот метод обычно используется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, поскольку ротор с короткозамкнутым ротором адаптируется к любому количеству полюсов статора. Смена полюсов статора достигается за счет наматывания двух или более независимых статорных обмоток на разное число полюсов в одних и тех же пазах.
Например, статор намотан двумя трехфазными обмотками, одна на 4 полюса, а другая на 6 полюсов.
для частоты питания 50 Гц
i) синхронная скорость при подключении 4-полюсной обмотки, Ns = 120*50/4 = 1500 об/мин
ii) синхронная скорость при подключении 6-полюсной обмотки, Ns = 120*50/6 = 1000 об/мин
Регулятор скорости со стороны ротора:
1. Управление реостатом ротора
Этот метод подобен способу управления якорным реостатом шунтового двигателя постоянного тока.
Но этот метод применим только к двигателям с контактными кольцами, так как добавление внешнего сопротивления в ротор двигателей с короткозамкнутым ротором невозможно.
2. Каскадный режим
В этом методе управления скоростью используются два двигателя. Оба установлены на одном валу, поэтому оба работают с одинаковой скоростью. Один двигатель питается от трехфазного источника питания, а другой двигатель питается от ЭДС индукции в первом двигателе через токосъемные кольца. Расположение показано на следующем рисунке.
Двигатель А называется основным, а двигатель В – вспомогательным.
Пусть, N с1 = частота двигателя A
N с2 = частота двигателя B
P 1 = количество полюсов статора двигателя A
P 2 = количество полюсов статора двигателя B
N = скорость набора и одинаковая для обоих двигателей
2 Теперь f = частота питания 3, 9000 двигателя A, S 1 = (N с1 — N) / N с1 .
частота ЭДС ротора в двигателе А, f 1 = S 1 f
Теперь на вспомогательный двигатель B подается ЭДС ротора
поэтому, N s2 = (120f 1 ) / P 2 = (120S 1 f) / P 2 .
Теперь введите значение S 1 = (N s1 — N) / N s1
На холостом ходу скорость вспомогательного ротора почти равна его синхронной скорости.
т.е. N = N s2 .
из приведенных выше уравнений можно получить, что
С помощью этого метода можно получить четыре различных скорости
1. когда работает только двигатель А, соответствующая скорость = .Ns1 = 120f / P 1
2. когда работает только двигатель B, соответствующая скорость = Ns2 = 120f / P 2
3. если выполняется накопительное каскадирование, скорость установки = N = 120f / (P 1 + P 2 )
4.
