Выходные устройства управления выпрямительно-инверторными преобразователями

Поэтому эти схемы имеют одинаковые напряжения питания, согласованы по вход­ным и выходным сопротивлениям и по уровням сигналов. Наибольшее применение в автоматических устройствах и в устройствах автоматиче­ского регулирования и управления нашли дифференциальные усили­тели, усилители низкой частоты и операционные усилители.

Дифференциальные усилители. В тех случаях, когда необходимо сравнить несколько входных сигналов, получив на выходе разностный сигнал, используют дифферен­циальные усилители. Дифферен­циальный усилитель (рис. 1) повторите­ля со­держит два эмиттерных и управляемый источник тока .Если на входы 1 и 7 подать два напряжения, то их разность усиливается и между выводами 8 и 9 появляется напряжение, линейно зависящее от разности на­пряжений на входах. При подаче на вход одинаковых напряжений разность между ними будет равна нулю и, следовательно, на выходе сигнал тоже будет равен нулю не­зависимо от коэффициента усиле­ния схемы.

Усилители низкой частоты.УНЧ применяют как для усиления звуковых частот, так и для усиле­ния различного рода сигналов. Выполняются усилители с выход­ной мощностью от сотен милливатт до 20 Вт и выше. УНЧ характери­зуются следующими параметрами:

диапазон рабочих частот от 1 Гц до 100 кГц; коэффициент усиления ky = 300— 500; входное сопротив­ление от 10кОм до 10МОм; выход­ное сопротивление 100—5000 Ом и потребляемая мощность 10— 100 мВт. Схема простейшего пред­варительного усилителя низкой ча­стоты представлена на рис. 2. Она содержит двухкаскадный входной усилитель на транзисторах VI и V2 с внешними нагрузками и цепями смещения (выводы 8—10) и двух­каскадный выходной усилитель на транзисторах V3 и V5 с внешней обратной связью через транзистор V4 (вывод 4). Необходимое смеще­ние на транзисторе обеспечивают диоды V6—V9. В современных уси­лителях широкое применение полу­чили р—п—р-структуры, имею­щие при малых токах смещения достаточно высокий коэффициент усиления (30—80).

Операционные усилители. Рань­ше операционные усилители исполь­зовали в аналоговых ЭВМ для вы­полнения чисто математических опе­раций, таких, как суммирование, вычитание, дифференцирование и интегрирование. В настоящее время операционные усилители благода­ря их многофункциональности наш­ли широкое применение в системах автоматического регулирования и управления подвижным составом. Основными достоинствами опера­ционного усилителя являются высокий коэффициент усиления (400— 50 000 и выше) и точная регулировка усиления с помощью внешних резисторов и конденсаторов (рис 3) . Операционный усилитель, схе­ма которого приведена на рис. 3, состоит из входного дифференциаль­ного усилителя, промежуточного и выходного каскадов. Для обеспече­ния большого входного сопротивления и малого входного тока транзи­сторы VI и V2 первого каскада работают при очень малых токах кол­лектора—около 20 мкА. Через транзистор V8 подается питание на входной каскад. Второй каскад состоит из двух групп транзисторов V3, V5 и V4, V6. Такое включение способствует лучшему согласованию между первым и вторым каскадами при максимальном усилении. Транзистор V9 предназначен для согласования второго каскада с третьим, а вместе с резистором R11 и транзистором VI 0 служит для изменения уровня постоянного напряжения. Для создания обратной связи в усилителе служит резистор R13. Выходной каскад усилителя составляют транзисторы V12 и VI3. Конструктивно микросхема вы­полнена в круглом металлостеклянном корпусе. Но более мощные схемы выполняют в прямоугольных или пластмассовых корпусах с теплоотводами.

Принцип действия и схемы блокинг-генераторов.

Общие сведения. Блокинг-генераторы — это однокаскадные усили­тели с трансформаторной положительной обратной связью. Они ис­пользуются для генерирования мощных импульсов почти прямоугольной формы с большой скважностью. Обратная связь в схеме осуществ­ляется с помощью импульсного трансформатора. Существует два вида блокинг-генераторов: ждущие и самовозбуждающиеся (рис. 1). Обратная связь осуществляется обмоткой Wб, включенной в цепь ба­зы транзистора. В эту же цепь включены формирующий конденсатор Сб и резистор смещения Rб. Нагрузка Кн подключена последователь­но с сопротивлением Rк, либо к обмотке Wн, как показано на рис. 1, а. В последнем случае сопротивление Rк можно не подклю­чать.

Работа блокинг-генератора в самовозбуждающемся режиме. При подключении блокинг-генератора к источнику питания в цепи транзис­тора появится ток jк. В обмотке Wб наводится э.д.с., которая передает­ся на базу транзистора и понижает ее потенциал (рис. 1, д). Это при­водит к росту тока базы (рис. 1, е) и к дальнейшему росту тока коллек­тора. Транзистор открывается полностью и переходит в режим насыще­ния.

В интервале t1 — t2 происходит формирование переднего фронта им­пульса tф. В интервале t2 — t3 происходит рассасывание неосновных носителей в транзисторе, накопленных в базе, которое обусловливает процесс заряда конденсатора С током базы. Длительность процесса заряда конденсатора определяет длительность вершины импульса. В интервале t2 — t4 происходит полный заряд конденсатора и к базе транзистора подводится положительное напряжение, которое и выводит транзистор из режима насыще­ния. При этом начинает спадать ток базы, вызывая уменьшение тока кол­лектора. Уменьшение тока jk приво­дит к возникновению э.д.с. в обмотке Wб положительной полярности, кото­рая еще больше способствует запира­нию транзистора. К моменту t4 ток jk достигает нуля, транзистор закры-

вается полностью, а потенциал на коллекторе достигает напряжения источника — Ек. На этом процесс формирования заднего фронта импульса заканчивается.

После полного запирания транзистора в интервале t4 — t5 начина­ется разряд конденсатора через резистор Rб и обмотку Wб . По мере разряда конденсатора напряжение на базе транзистора снижается и к моменту t5 , достигает такого значения, при котором транзистор отпира­ется. При этом происходит повторение лавинообразного роста тока в цепях базы и коллектора. Длительность выходных импульсов tu зависит от скорости заряда конденсатора Сб , которая определяется по­стоянной времени 3 =RбэСб . Период повторения импульсов Т опре­деляется временем разряда конденсатора С через резистор Rб, при за­пертом транзисторе, т. е. постоянной времени разряда p=PбCб . Длительность импульсов регулируют изменением емкости конденсатора.

Работа блокинг-генератора в ждущем режиме. Блокинг-генератор в ждущем режиме используется для формирования выходного сигнала в том случае, когда на вход подается запускающий сигнал. При отсут­ствии запускающих импульсов схема блокинг-генератора находится в исходном состоянии и выходных импульсов не генерирует. В качестве блокинг-генератора, работающего в ждущем режиме, можно исполь­зовать ранее рассмотренный, дополнив его источником смещения Есм, подключив к резистору Rб. Но так как в схеме ждущего блокинг-гене­ратора не требуется определять длительность паузы между импульса­ми, а необходима только длительность импульса, то конденсатор С и резистор Rб в схеме не нужны. До поступления входного сигнала на обмотку Wвх (рис. 2) транзистор заперт напряжением смещения, ко­торое подается на базу транзистора. При подаче входного импульса Uвх на обмотку импульсного трансформатора в остальных обмотках на­водится э. д. с., которая способствует открытию транзистора, а следо­вательно, и появлению выходного импульса. После прекращения пода­чи входного импульса происходит перемагничивание сердечника транс­форматора и уменьшение тока базы. Когда ток базы станет равным ну­лю, транзистор закроется и схема примет исходное положение до по­дачи следующего импульса.

1	2	3