Напряжению насыщения

Решение. 1. Общие соображения. В схеме используется последовательная отрицательная связь по напряжению: напряжение обратной связи U0.<., пропорциональное выходному напряжению ивых, включено встречно усиливаемому сигналу Ет. В практике схема называется неинвертирующим усилителем.

При последовательной обратной связи по напряжению с выхода усилителя снимается часть выходного напряжения С/ос, которое во входной цепи алгебраически складывается с [7ВХ. На 3.22 приведена структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по напряжению. Напряжение обратной связи (7ос = и[/вых, где yf,-=R2/(R1 + R2)xR2lRi (обычно jRt»)?2). Здесь во входной цепи усилителя действует напряжение, равное [7ВХ + t/oc.

Различают обратную связь по напряжению и току. При наличии обратной связи по напряжению напряжение обратной связи (Уос подается на вход усилителя через цепь обратной связи с выхода усилителя. Аналогичным образом осуществляется и обратная связь по току. При необходимости может применяться и комбинированная система обратной связи. В том случае, когда в результате действия обратной связи выходное напряжение или ток уменьшается, обратная связь является отрицательной; в противном случае она положительная.

На 10.12, а, б представлена схема автоматического одноступенчатого управления батареей конденсаторов по напряжению. Напряжение контролирует реле минимального напряжения РН1. При снижении напряжения в сети это реле, включенное в цепь трансформатора напряжения, замыкает контакт РН1 в цепи реле времени РВ1, которое с выдержкой времени замыкает цепь катушки включения привода КВ. Конденсаторная батарея включается выключателем В. При повышении напряжения сверх установленного замыкается контакт реле РН1 в цепи реле времени РВ2, которое с выдержкой времени замыкает цепь катушки отключения выключателя КО. Конденсаторная батарея отключается. Наличие реле времени PBI и РВ2 обеспечивает отстройку от кратковременных повышений или понижений напряжения в сети. Защита конденсаторной батареи осуществляется контактами РП промежуточного реле, получающего импульс через контакты реле защиты РЗ.

Значительно опаснее могут быть перегрузки по напряжению, если "вх > t/кдоп. Так как обычно на выходе стабилизатора установлен конденсатор Свых, то в момент включения ывых = 0 и к транзистору приложено напряжение ивх. Транзистор чувствителен к потенциальным перегрузкам и выходит из строя за доли мкс.

На VIII.27, а и б приведены схемы защиты транзистора от перегрузки по напряжению. Напряжение на участке коллектор — эмиттер ТР в схеме VIII.27, а не может быть больше рабочего напряжения стабилитрона Cm, которое выбирается с запасом по отношению к (/к.доп- Во время включения стабилизатора через Cm пройдет кратковременно большой ток заряда конденсатора Свш, который в силу его малой длительности не выводит из строя стабилитрон. При коротком замыкании как через ТРдак и через Cm пройдет большой ток, поэтому в качестве Cm следует применять мощный стабилитрон типа Д815—Д817. В схеме, приведенной на VIII.27, а, обычно ток через стабилитрон превышает ток через транзистор и последний сильно разгружается. Иногда для уменьшения тока через стабилит-

Коллекторная стабилизация ( 18.17, а). Стабилизация осуществляется введением параллельной отрицательной ОС по напряжению. Напряжение подается через резистор КБ, который включают между коллектором и базой. При этом напряжение на коллекторе UOK = = ?к — RK (/ОБ + /ок) — ^ОБ + ^Б^ОБ- Поскольку напряжение U№ ничтожно мало по сравнению с напряжением на резисторе RE, им можно

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется приведенное к расчетной температуре напряжение, которое следует подвести при номинальной частоте к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи. При этом переключатель должен находиться в положении, соответствующем номинальному напряжению.

КОЛЛЕКТОРНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ( 2. 17, а). Стабилизация осуществляется введением параллельной отрицательной ОС по напряжению. Напряжение подается через резистор RE , который включают между коллектором и базой. При этом напряжение на

Различают обратную связь по напряжению и току. При наличии обратной связи по напряжению напряжение обратной связи иж подается на вход усилителя через цепь обратной связи с выхода усилителя. Аналогичным образом осуществляется и обратная связь по току. При необходимости может применяться и комбинированная система обратной связи. В том случае, когда в результате действия обратной связи выходное напряжение или ток уменьшается, обратная связь является отрицательной; в противном случае она положительная.

ПНЧ с импульсной обратной связью состоит из входного повторителя напряжения, интегратора и компаратора, управляющего генератором импульсов в цепи обратной связи интегратора. Заряд конденсатора Сх интегратора осуществляется входным напряжением ?/вх, а разряд производится импульсом с постоянной вольт-секундной площадью. Если входное напряжение имеет отрицательную полярность, то импульсы генератора должны быть положительными и наоборот. Можно показать, что частота импульсов прямо пропорциональна входному напряжению. Напряжение на выходе интегратора линейно растет, до тех пор пока не сравняется с опорным напряжением Uon на прямом входе компаратора К;

Канал регулирования сопротивления шлаковой ванны, воздействующий на скорость двигателя перемещения электрода, может работать от датчика активного сопротивления PR или от датчика тока. На блок PR подаются сигналы: по току с трансформатора тока, по напряжению — напряжение шлаковой ванны. Сигнал, снимаемый с PR, сравнивается с сигналом задающего устройства ШУ, и их разность через усилитель мощности У подается на тиристорный преобразователь VS, питающий двигатель Ml. Если электрический режим печи ЭШП (сопротивление шлаковой ванны или ток электрода) отличается от заданного, то двигатель Ml перемещает электрод в направлении устранения сигнала рассогласования.

Дальнейшее увеличение напряжения на стоке после перекрытия канала объемным зарядом вызывает резкое повышение сопротивления канала и сравнительно мало влияет на изменение тока стока. Эту область характеристик, не вкладывая буквального физического смысла, часто называют областью насыщения. Заметно, что точка перегиба, соответствующая напряжению насыщения и„ „ „„,,, смещается влево при повышении напряжения на затворе (по абсолют-

шаться в направлении к стоку. Соответственно уменьшается напряженность поля в диэлектрике и удельный заряд электронов в канале. В результате сечение канала начинает сужаться в направлении к стоку. По достижении напряжением на стоке значения, равного напряжению насыщения t/CH в точке х = I, становятся равными нулю разность потенциалов между затвором и поверхностью полупроводника, напряженность поля в диэлектрике и удельный заряд электронов. Поэтому толщина канала оказывается равной нулю ( 3.37, б). Эти условия соответствуют началу режима отсечки канала (образование «горловины» канала).

Это напряжение постоянно и равно ?/нас до тех пор, пока разность входных напряжений положительна. Как только напряжения сравняются: ?/поо = Uc (t), напряжение на выходе мгновенно становится равным нулю, что влечет за собой и равенство нулю напряжения обратной связи Unoo — 0. Но напряжение на конденсаторе Uc (t) остается и не мозкет мгновенно измениться, поэтому выходное напряжение, равн/ое усиленному напряжению на инвертирующем входе, становится отрицательным и равным напряжению насыщения: ?/вых"= —KUUC (t) = — t/Hac.

Если на управляющий вход рассматриваемого триггера подается знакопеременное напряжение произвольной формы ( 84), то триггер преобразует это напряжение в напряжение прямоугольной формы. При этом схема приобретает интересные свойства. Пусть, к примеру, сопротивления RI и #2 делителя в цепи положительной обратной связи подобраны таким образом, что напряжение Unoo, действующее на инвертирующем входе, достаточно мало (например, десятые доли вольта). В отсутствии входного сигнала схема находится в одном из любых состояний равновесия и на ее выходе напряжение равно напряжению насыщения UBao операционного усилителя в той или иной полярности. Если, к примеру, это напряжение положительно (см. 84), то на неинвертирующем входе действует+?/пос, которое и поддерживает схему в состоянии равновесия. Когда на управляющем (инвертирующем) входе появляется напряжение f/BI, то выходное напряжение, определяемое как

текает через первый входЛЭ/. Второй эмиттерный переход смещен-в обратном направлении, поэтому через второй вход втекает ток /?х. Этот ток также вытекает через первый вход. Поэтому ток первого входа /вх — /si + /вх, а коллекторный ток транзистора VT1 (базовый ток транзистора VT2) близок к нулю. Коллекторный переход транзистора VT1 смещен в прямом направлении, а напряжение между его коллектором и первым эмиттером равно напряжению насыщения f/кэнас! для транзистора VT1 при /к « 0.

ре б'удет неизменным и равным напряжению насыщения UK=UKH. Такой режим транзистора называется режимом насыщения. Глубину насыщения транзистора принято характеризовать степенью насыщения N = (/бн— /в) //б" где /е„ — ток базы выше границы насыщения; /б"— ток базы на границе насыщения. В промежутке между точками А ч В находится активный режим (режим Л), который нами подробно рассматривался в гл. 5.

Пусть отпирающий базовый ток /б1 > 0. Этому току соответствует характеристика в области, заштрихованной на 3.21. В активном режиме /„ = /ко + Bi6. При гб = /61 iK = /К1 = /ко + + 5/б1 « 5/61- Коллекторный ток почти не зависит от напряжения, т. е^ выходная характеристика проходит почти горизонтально на уровне /Ki « В161. Нагрузочная прямая пересекает эту характеристику в точке /„ = /К1, ыкэ = Е — /к1^к- Напряжение «кэ стало меньше значения икэ в режиме отсечки. Дальнейшее увеличение базового тока (/б = /оа, /б = /бз) приводит к увеличению коллекторного тока. При /б = /б4 нагрузочная прямая пересекает выходную характеристику на восходящем участке, т. е. в области, соответствующей режиму насыщения. Точка пересечения находится ниже уровня В1М. Условие «к<В/б соответствует режиму насыщения. Транзистор насыщен, напряжение «Кэ равно напряжению насыщения Um (Um « Е, т. е. (Укн ** 0).

Триггер имеет два состояния устойчивого равновесия: транзистор Т, закрыт, транзистор Г2 - насыщен или транзистор TI насыщен, транзистор Тг — закрыт. Такое состояние устанавливается самопроизвольно после соединения схемы с источником питания Ек, Предположим, что в исходном состоянии транзистор Tj насыщен и его ток равен току насыщения /к1н, а напряжение на коллекторе равно напряжению насыщения Uf ,„. Это небольшое напряжение отрицательной полярности через делитель Яь R62 поступает на базу транзистора Тг. В то же время на эмиттере этого транзистора действует большее по уровню напряжение отрицательной полярности, создаваемое на резисторе автоматического смещения R3 за счет тока /,1н. Это напряжение надежно запирает транзистор Т2. Такое состояние схемы является устойчивым.

6.3. Увеличение толщины управляющих р-я-переходов со стороны стока и соответствующее увеличение длины перекрытой части проводящего канала при увеличении напряжения на стоке и неизменном напряжении на затворе относительно истока: / - напряжение на стоке равно напряжению насыщения (Л:и„ас;

Напряжение отсечки U30, равное напряжению на затворе при токе стока, равном нулю и 1/Си=0. Как уже указывалось, численно напряжение отсечки U30 равно напряжению насыщения (/Сн при

В режиме насыщения напряжение на затворе влияет не только на плотность заряда электронов, но и на напряженность продольного электрического поля в канале. Например, при снижении t/зи уменьшается напряжение, приложенное к каналу, равное напряжению насыщения, а значит, И <§у~С/сИнаеДЛ ЕСЛИ U3И ->t/nop, ТО t/сИнас ~>-0, ПО-