Источники вторичного электропитания. Параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения.

Ист вторич электропитания (ИВП) – эл устр-ва, предназн-е для преобр-я энергии первич ист эл.питания в эл энергию знач-я частоты, уровня и стаб-ти кот согл-ы с треб-ями, предъявляемыми к этим пар-рам конкр-и ЭУ и сист-и.

В кач первич ист эл.питания для ЭУ и систем обыч исп либо промышл сеть ~ тока, либо автономные ист ~ (генераторы) или пост (аккумуляторы, химические батареи и т.д.) тока.

Практика показывает, что возможности непосредственного исп-я этих ист для питания разл ЭУ и сис-м весьма ограничены. Поэтому исп ИВП.

В общ сл ИВП сост из неск функц-но законч блоков. Их разд на 3 группы:

Устр-ва согл-ия: 1) выпрямители – преобр-ли напряж-я ~ тока в напряж-е, содержащее пост составл-ю (пульсирующее напряж-е) и 2) инверторы – преобр-ли пост напряж-я в ~ с заданной формой и частотой.

Устр-ва согл-ия уровня напряж-я предназн-ся для преобр-я как пост, так и ~ напряж-я одного уровня в напряж-е другого уровня.

Устр-ва согл-я стабильности напряж-я: сглаживающие фильтры – устр-ва, предназ-е для стабил-и мгн знач-я пульсирующего напряж-я (тока), и стабил-ры – устр-ва, стабил-щие сред знач-е вых напряж-я, тока или мощности.

Т.о. обобщ структ схему ИВП можно представить в виде послед соед-я трех блоков.

Стабил-я сред знач-я вых эл вел-ны ИВП осущ-ся с пом доп звена, коэф передачи кот по пост сост-й изм т.о., чтобы уменьш или полностью искл отклонение вых эл вел-ны от заданного знач-я. Звено, выполн-е данную ф-ю, наз стабилизатором. Существующие стабил-ры м.б. разд на два класса: параметрические и компенсационные.

Параметр-й стабил-р обеспеч-т поддержание вых напряж-я за счет собств нелин-сти исп-емого п/п-го элемента. Примером такого стабил-ра явл устр-во, вып-ное на осн стабилитрона.

Компенс стабил-ор явл замкн сис-ой автоматич-го регулирования, в кот коэф передачи звена, вкл-го в цепь передачи эл вел-ы, зав от разности вх и некоторого эталонного сигнала. Это типич пример устр-ва, содержащего цепь ООС.

В зав от стабил-мой эл вел-ны разл стабил-ры напряж-я, тока или мощности. В зав от места вкл-я такого элемента все стабил-ры подразд-ся на послед, парал и послед-парал-е.

Принцип раб компенс стабил-ра осн на исп цепи ООС. Для реализации указ принципа устр-во кроме регулирующего (исполнительного) элемента (РЭ) должно содержать измерительный элемент (ИЭ), элемент сравнения и ист эталонного напряж-я U_эт. Вых напряж-е измерит элемента, пропорциональное стабил-емому пар-ру, сравнивается в элементе сравнения с эталонным напряж-ем, и получ-й сигнал ошибки u_ош=U_эт-u_из – управл коэф-том передачи РЭ. Увел-е u_ош, вызв-е уменьш-ем вых пар-ра, увеличив коэф передачи РЭ, что ведет к восстановл-ю исх знач-я вых напряж-я. И наоборот, увелич-е вых напряж-я, уменьшая сигнал ошибки, уменьш-т коэф передачи РЭ.

Схему см в билете №13.

параметр стаб-р:        эквивалент:

Праметр стаб-р исп в качестве источника опорного напр-я.

Билет №33.

Основные понятия теории измерений. Классификация технических средств измерения.

Измерение – это нахождение зн-я физ вел-ны опытным путём с пом спец техн средст.

Прямое измерение – измерение, при кот искомое зн-е вел-ны нах непосредств из опытных Д.

Косвенное измерение – измерение, при кот искомое зн-е вел-ны нах на осн известной зав-ти м/у этой вел-ной и вел-ми, подвергаемыми прямым измерениям.

Средство изм-й – техн ср-во, исп при измерении и имеющие нормированные метрологические св-ва.

Изм прибор – ср-во измерений, предн для выработки сигнала измерит-ой инф-и в форме, доступной для непоср восприятия наблюдателем.

Рез-т измерения – зн-е вел-ны, найденное её измерением.

Пар-ры измеряемых сигналов:

Мгн зн-е – зн-е сигнала в зад мом времени.

Постоянная сост-ая – среднее зн-е сигнала.

Среднекв зн-е – корень квадр из сред зн-я квадрата сигнала.

Перем сост-я – разность м/у сигналом и его пост сост-ей.

В России и др странах подлежат обяз применению единицы Международ системы единиц СИ.

Погрешности измерений и изм приборов:

Отклонение рез-та изм-я от ист зн-я измеряемой вел-ны явл погрешностью измерения.

Абс погр-ть – выраж в ед измеряемой вел-ны, равна разности м/у рез-том и ист зн-ем вел-ны.

Отн погр-ть – отношение абс погр-ти к ист зн-ю вел-ны.

Истинное зн-е – точное без погр-ти. Недостижимо, => исп допустимое зн-е вел-ны, за кот принимают найденное экспериментально и как можно ближе к истинному.

Абс погр-ть изм прибора – разность м/у показанием прибора и истинным зн-ем.

Отн погр-ть изм прибора – отношение абс к ист.

Приведённая погр-ть прибора – отн абс к нормирующему зн-ю, кот уст в стандартах или ТУ на отдельные типы изм приборов.

Класс точности – обобщённая хар-ка прибора, определяемая пределами допускаемых основных и дополнит погрешностей, а также др св-вами приборов, влияющими на его точность.

Классификация измерит приборов:

Измерит приборы делятся на показывающие и регистрирующие, на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения. По конструктивным компонентам они делятся на электромеханические и электронные.

Электромеханические изм приборы по типу изм-го механизма делятся на изм приборы магнитоэлектрические (в усл обозн М), электромагнитные (Э), электростатические (С), электродинамические (Д)

В приборах выпрямительной системы (Ц) исп выпрямитель и магнитоэл измерит механизм, в приборах термоэлектрических (Т) – термопара и магнитоэл изм механизм.

Билет №34.

Измерение токов, напряжений и мощностей в цепях пост и перем тока. Условные обозначения и маркировка приборов. Приборы эл/динамич и магнитоэл систем.

Напр-я и токи измеряют в диап от единиц микровольт до сотен киловольт и от долей наноампер до сотен килоампер при частотах от 0 до гигагерц.

Различные методы и средства измерения позволяют получать рез-ты измерений напр-я с погрешностями, составл-ми тысячные доли процента, а токов – сотые доли процента. С наивысшей точностью изм пост напр-я и токи.

Напр-я и токи измеряют как приборами непосредственной оценки (эл/мех и электронной групп), так и приборами, реализующими методы сравнения. Приборы, предназначенные для прямого измерения напр-й, называют вольтметрами (милливольтметрами, киловольтметрами). Их подключают параллельно участку цепи, напр-е на кот нужно измерить.

Приборы, предн для прямого измерения токов, наз амперметрами (мили-, микро-). Их вкл в разрыв цепи.

Эл/мех вольтметры и амперметры состоят из эл изм механизма той или иной системы и изм преобразователя в виде доб резисторов или шунтов. Шунты наз индивидуальными, поскольку они рассчитаны на применение с конкретными измерителями. Они могут быть внутр и наружными.

Для измерения перем напр-й и токов с частотами до неск десятков килогерц широко применяются приборы выпрямительной системы, сост из изм механизма магнитоэл сист, диодного выпрямителя, добавочных резисторов и шунтов.

Аналоговые электронные вольтметры применяют для измерения пост напр-й (В2), прем (В3) и импульсных напр-й (В4). Электронные универсальные вольтметры (В7) могут измерять и пост, и перем напр-я.

Эл вольтметры постоянного тока имеют УПТ, к вых кот подкл стрелочный измеритель магнитоэл сист. У обеспечивает выс вх сопр-е до неск десятков МОм и повышает его чувствительность.

Эл вольметры перем тока и импульсные выполняют по одной из схем: «У~Т – выпрямитель - измеритель» или «выпрямитель - УПТ - измеритель».

В цифровых вольтметрах рез-т измерения представл цифрами, что искл ряд субъективных погрешностей. Сигналы, выраб ими удобны для их использования в цифр ВМ и регистрирующих машинах, АСУ и т.д. Точность цифр вольтметров обычно существенно выше точности аналоговых вольтметров. Наиб распр-е получили цифр вольтметры пост тока. Для изм перем напр-й такие вольтметры комплектуются съёмными выпрямителями (детекторами).

Эти приборы могут быть разных систем и измеряют разные значения:

1) действит зн-е измеряют приборы э/м сист, эл/динамич, эл/статич, тепловой.

2) среднее зн-е измеряют приборы м/элекрич сист с выпрямителями.

3) постоянную сост-ю измеряют приборы м/э сист без выпрямит-й.

4) макс зн-е – амплитудные электронные вольтметры.

Ваттметры чаще всего исп э/динамич системы и измеряют акт мощность. В рез-те испытаний можно определить cosj=W/AV; компл , акт и реакт сопр-е. Сразу нельзя найти угол j, след-но нельзя определить хар-р реакт сост-й сопротивл-я в цепи, т.к. cos – чёт ф-я. Чтобы определить, подключается доп цепь. Смотрят, как изменяется ток в 2-х вариантах: при разомкнутом ключе и при замкн ключе. Если у эл цепи емкостной хар-р сопр-я, то при замыкании итоговая ёмкость увелич, реакт и акт сопр-е увелич, ток уменьш-ся. Если индуктивный – итоговая вел-на сопр-я уменьш, ток увелич-ся. Q=UIsinj.

Усл обозначение типа э/мех прибора сост из прописной буквы русского алфавита и рядом стоящего числа. Н-р С75.

Радиоизмерит приборы по хар-ру измерений и виду измеряемых вел-н разделяются на подгруппы, кот присваивается букв обозначение (прописная). Прборы подгрупп делятся в соотв с осн выполняемой ф-ей на виды, кот присваевается букв-цмф обозн, сост из обозн-я подгуппы и номера вида. Приборы каждого вида разделяются на типы, кот присваевается порядк номер модели. Н-р: В2-10 – Вольтметр (подгр В) пост тока (вида В2) модели №10. Приборы с одинак эл хар-ками, но отлич структ исполн-м обозн-ся дополнит цифрой через дробь.

На электроизм приборах и вспомогат частях к ним наносят усл обозначения, кот указывают на особ-ти эксплуатации приборов и их конструкцию.

Например:

 - магнитоэл прибор с подвижной рамкой

 - магнитоэл прибор с подвижным магнитом

 - эл/магн прибор

 - эл/динамич прибор

 - эл/статич прибор

 - выпрямитель

Билет №26. Билет №29.

Каскады с ОЭ и ОИ У~Т, основные показатели работы, обеспечение статич режима.

У~Т на БТ по сх ОЭ в режиме передачи перем сигнала. Его эквив-я схема и АЧХ. Врем хар-ки каскада с ОЭ.

Каскад с ОЭ

1) обеспечение статич режима:

- задать класс усиления: а) либо фиксированным зн-ем Iб, либо б) фикс зн-ем Uбэ.

а) Iк=h_21эI_б. Выбирают R₁: R₁=(Ек-Uбэ)/I_б

- схема критична к замене транзистора.

б)

- в выбранной раб точке опред-ся Ек, Iб, Rэ, Rк, R₁, R₂

- Rэ обеспеч термостаб-ю режима по пост току.

2) Помимо задания статич режима с пом делителя (фикс потенц базы) Uбэ определяется и вых током, что позволяет обеспечить термостабилизацию статич режима. Это возможно 2-мя способами:

а) метод термостабилизации режима (как и в д.сл. - ООС)

б) термокомпенсация режима (исп-е термозав-ых эл-тов). Н-р в УПТ исп-е ГСтабТ.

3) Пар-ры:

K_I=h_21э>>1

Кu=К_IRвых/Rвх>>1

Kp=KuK_I>>1

Rвх среднее,

Rвых мало

Эти пар-ры не измеряются, оценка всех пар-ров осущ по эквивалентной схеме.

3) Эквивалентные схемы:

- на ср част (не учит разд конденсаторы и ист тока):

- на низ част (не учит ист тока, иск вносят разд конд-ры – спад ЛАЧХ в обл низ частот):

- на выс част (иск вносят внутр ёмкости транзистора – спад ЛАЧХ в обл выс частот):

4) АЧХ (в логарифм масштабе)

5) временная хар-ка h(t):

- для малых времён (передача фронта):

- для больших времён (передача крыши):

Каскад с ОИ:

Вх сопр-е ПТ, т.е. сопр-е м/у З и И опред-ся сопр-ем резистора R3, кот подкл парал вх зажимам ПТ. Резстор R3 д.б. соизмерим с вх сопр-ем, кот очень велико. Нач режим работы ПТ обеспечивается знач-ем пост тока стока Iос и соотв-им ему пост напряж-ем на стоке Uос. Ток Iос в вых (стоковой) цепи устанавл-ся с пом ист пит Ес и нач напряж-я смещения на З Uоз, отриц-ой полярности отн И. В свою очередь напряж-е Uоз обеспеч-ся за счёт того же самого тока Iос, протек-го через резистор в цепи И R4, т.е. Uоз=Iос*R4.

Резистор R4 кроме ф-и автомат-го смещения на З выполняет ф-ю термост-и режима работы У по пост току, стабил-уя вел-ну Iос. По перем току его закорачивают на С-ть С₄. Вопрос стабил-и положения р.т. каскада заслуживает особого рассм-я. При изм-и темп-ры окр среды на ток стока I_С действуют два противопол фактора: увел-е сопр-я п/п-ого материала, что снижает величину I_С, и уменьш-е толщины p-n-перехода, что увел-ет знач-е I_С. В рез-те действия этих двух противопол факторов на передаточной хар-ке Т можно найти точку, в кот ток С не зав от темп-ры окр среды. Если напряж-е Uсм выбрать так, чтобы Т раб в этой точке, то температурная стабил-я каскада не требуется. К сожалению, такой выбор с т. зр. требований к каскаду не всегда возможен и ПТ работает, как правило, при больших токах стока.

Для соврем приборов температурный дрейф тока С сост порядка 0,6%/ºС. К тому же он отрац, что искл-т в каскадах положит ОС по температуре, свойственную БТ. Поэтому при раб в малых диап-ах изменения температуры окружающей среды можно вполне обойтись без цепей термостабилизации.

Пар-ры:

K_I=h_21э>>1

Кu=К_IRвых/Rвх>>1

Kp=KuK_I>>1

Rвх очень большое,

Rвых мало

Эти пар-ры не измеряются, оценка всех пар-ров осущ по эквивалентной схеме для ср частот.

- экв сх для сред частот:

- для низ часот:

- для выс частот:

- ЛАЧХ:

Следует, также отметить, что оба каскада фазоинвертирующие.