Переменном электрическом

3.34. Определите чувствительность фазочувствительной цепи на 3.20 к переменному напряжению Ux(Sn=ICt/Ux), если Я„аг=

3.36. Фазочувствительная цепь на 3.22 имеет следующие параметры: ux=Ux i/"2 sin со/, 7?, = 50 Ом, /?2 = 100 Ом, /?г=200 Ом. Предполагая, что фаза вектора коммутации совпадает с Ux, а угол отсечки 8=я/2, определите: 1) чувствительность к переменному напряжению (Sn=Iep/Ux); 2) сопротивление R\, при котором чувствительность максимальна; 3) максимальную чувствительность.

Рассмотренный выше инвертирующий усилитель на ОУ является УПТ. В некоторых случаях (в частности, для уменьшения Uoai) возникает необходимость в создании усилителей только переменного тока на ОУ. Для этого можно использовать усилитель ( 3.45), включив в него разделительный конденсатор (или конденсаторы на входе и выходе). На 3.46 приведена принципиальная схема инвертирующего усилителя переменного тока на ОУ с разделительным конденсатором С во входной цепи. Здесь имеет место дозированная параллельная ООС по переменному напряжению и 100% -ной ООС по постоянному напряжению.

типами проводимости канала (р и и). Совместное применение разнотипных транзисторов позволяет существенно упростить схему усилителя. В схемах используется последовательное включение выходных цепей с источником питания и параллельное включение входов. По переменному напряжению выходы транзисторов параллельно соединены между собой и с нагрузкой. При положительной полуволне напряжения в усилении участвуют транзисторы Г7\, при отрицательной полуволне — транзисторы VT2. Выходная мощность может быть рассчитана по формуле

В режиме покоя (при (Увх = 0) резистор RQ создает начальный ток смещения в цепи базы. При необходимости работы каскада в режиме А и получении на выходе максимального неискаженного сигнала целесообразно так выбрать ток базы, чтобы напряжение на резисторе RK составляло половину питающего напряжения. Конденсаторы Ср\ и Ср2 отделяют по постоянной составляющей соответственно входные и выходные цепи от усилительного каскада. Сопротивления этих конденсаторов по усиливаемому переменному напряжению выбирается значительно меньше входного сопротивления транзисторного каскада и значительно меньше сопротивления нагрузки (Ср2). Для расчета основных параметров усилительного каскада по переменному току — коэффициентов усиления по току Ki, напряжению Ки и мощности Кр, а также для входного RBX и выходного RBbIX co-

Если начальное напряжение между базой и эмиттером транзистора было 0,6 В, а напряжение на сопротивлении делителя было выбрано 3 В, то при изменении U(,.3 на 100 мВ, что эквивалентно изменению температуры окружающей среды на 50 °С, ток каскада изменится лишь на 3%. Естественно, такие изменения не отразятся на характеристике каскада как усилителя переменного тока. Возрастание падения напряжения на сопротивлении увеличивает глубину отрицательной обратной связи, тем самым еще больше стабилизируя режим работы каскада. Однако для получения неизменного выходного напряжения с каскада будет необходимо увеличить напряжение питания на ту же величину. Для того чтобы избежать отрицательной обратной связи по переменному напряжению, необходимо зашунтировать резистор R3 конденсатором Сэ. При выборе емкости конденсатора необходимо учитывать, что по нему, кроме входного тока, протекает усиленный в $ раз выходной ток транзистора и поэтому его емкость, особенно при усилении низкочастотных сигналов оказывается большой.

из которых видно, что при любом неучтенном изменении тока базы изменяется напряжение на коллекторе транзистора, что вызывает уменьшение начального изменения тока базы, т. е. действует стабилизирующая отрицательная обратная связь. При использовании в каскаде германиевых транзисторов схему целесообразно дополнить сопротивлением, включенным между базой и эмиттером для уменьшения сопротивлений Rt,i, R&2 и соответствующего уменьшения влияния обратного тока. Разделение сопротивления ОС на два (R{,\ R&z) связано с необходимостью исключения отрицательной ОС по переменному напряжению. При этом сопротивление #62 находят из условия отсутствия шунтирования выхода транзисторного каскада, а сопротивление RUI — из условия отсутствия шунтирования входа. Часто их выбирают одинаковыми как из технологических соображений, так И С точки зрения минимизации величин емкости конденсатора

При малом сопротивлении источника сигнала возможно использование схемы с общей базой; при более распространенном случае, когда сопротивление источника ^г>^?вх. б, целесообразно использовать транзисторный каскад по схеме с общим эмиттером, схема которого показана на 4.13, а. Здесь с помощью сопротивлений делителя ReiRez и jR3 стабилизирован режим по постоянному току транзистора VI. С помощью сопротивления RQ устанавливается ток через транзистор V2 такой же,, как и через транзистор VI. В такой схеме в выходной цепи по переменному напряжению оказывается включенными параллельно сопротивление нагрузки RH, выходные сопротивления транзисторов VI и V2. Причем, так как через второй транзистор протекает неизменный ток, не зависящий от сигнала, его выход-

Здесь транзистор VI так же, как и в предыдущей схеме, включен по схеме с ОЭ. Конденсатор Съ закорачивает по переменному напряжению базовый вывод транзистора V2 и он оказывается включенным по схеме с ОБ и своим входным сопротивлением нагружает входной каскад. Как было показано при анализе в 4.5, входное сопротивление каскада с ОЭ, практически закороченного на выходе, максимально, как в схеме с ОК в таком же режиме. Граничная частота каскада высока — коллекторная емкость закорочена и параметры его также совпадают с каскадом с ОК. Входной транзистор нагружен по сигналу на параллельно включенные сопротивления RK и RH. Запишем выражение для коэффициента усиления по напряжению такого каскада:

или учитывая, что отношение напряжения к току есть сопротивление первичной обмотки трансформатора переменному напряжению,

Режим каскадов по постоянному току создается с помощью либо вспомогательных источников (например, источник напряжения смещения Еь однокаскадного транзисторного усилителя, см. 5.23), либо специально вводимых в схему пассивных элементов (резисторы R1 и R2 для подбора напряжения смещения однокаскадного транзисторного усилителя, см. 5.25). Второй способ используют чаще, так как при этом экономится число источников напряжений питания. С помощью пассивных элементов обеспечивается также режим каскада по переменному току: отделение одного каскада от другого по постоянному напряжению (с помощью разделительных конденсаторов и трансформаторов), одной части каскада от другой по переменному напряжению (с помощью катушек большой индуктивности — дросселей), выделение определенной полосы частот (с помощью различных колебательных LC-контуров), полезного сигнала на нагрузке и др. Меняя типы и режимы работы активных элементов, типы, число и схемы соединения пассивных элементов, получают разнообразные электронные каскады, с помощью которых проводятся преобразования сигналов. Электронные устройства в соответствии с ГОСТ имеют свои обозначения, определяемые их функциональной принадлежностью и другими признаками.

При переменном напряжении (в установках переменного тока) электрическая изоляция находится в переменном электрическом поле, что является причиной непрерывного периодического изменения поляризованности (периодически изменяется смещение заряженных частиц и ориентация молекул-диполей).

связаны с тем, что носители заряда в поле приложенного импульса не сразу приобретают энергию, достаточную для ионизации, и не сразу теряют ее после снижения напряжения до ?/об < ?/л-п. 3.7 иллюстрирует в общем случае появление динамического ОС при различных временах запаздывания тэ тока относительно вызвавшего его переменного напряжения. На 3.7, а, б динамическое ОС отсутствует. Полное динамическое ОС, наблюдающееся на всем протяжении периода, появляется при т3 = = 1/2 Т ( 3.7, а, г). В этом случае возрастанию напряжения соответствует спад тока, а снижению напряжения — возрастание тока. Нетрудно видеть, что при динамическом ОС движение носителей заряда происходит в тормозящем переменном электрическом поле ( 3.7, а, г). При т3 = 1/4 Т и т3 = 3/4 Т динамическое ОС наблюдает-

Диэлектрики — это вещества с очень малой электропроводностью. В отличие от проводников они не имеют (почти не имеют) свободных электронов. Диэлектрик, находящийся в электрическом поле, так же, как и проводник, электризуется через влияние. Однако между электризацией проводника и диэлектрика имеется существенное различие. В диэлектрике свободного перемещения электрических зарядов по всему объему произой-.ти не может (отрицательные заряды прочно связаны с ядром атома). Но в пределах каждой молекулы диэлектрика возможно смещение отрицательного заряда против направления внешнего электрического поля и положительного —- по направлению поля. Это явление называется поляризацией диэлектрика. С устранением внешнего электрического поля поляризация диэлектрика прекращается. При определенной величине напряженности внешнего поля смещение зарядов достигает предела, после чего происходит пробой диэлектрика. Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле, то его поляризация происходит непрерывно, что приводит к его нагреву. Это явление используется на практике, например, для нагрева и сушки влажных материалов.

Основными способами преобразования электроэнергии в тепло являются: нагрев проводников, обладающих активным сопротивлением, при прохождении по ним электрического тока; нагрев проводников, находящихся в переменном электромагнитном поле, индуктированными в них электрическими токами; нагрев диэлектриков, находящихся в переменном электрическом поле; нагрев посредством электрической дуги. Все эти явления нагрева проводников и диэлектриков, наблюдаемые в электрических машинах, трансформаторах, конденсаторах и прочих электрических приборах, рассматриваются как вредные. В электротермии каждый из названных способов преобразования электроэнергии в тепло используется для выполнения тех или иных технологических процессов.

Эти параметры полностью характеризуют свойства диэлектрика в переменном электрическом поле. Для практических расчетов удобнее всего пользоваться двумя вещественными параметрами: е' и tg 6.

ляющую JCM. р = /<»е0е'п Ё. Из диаграммы видно, что угол б больше угла бп, так как полный угол потерь учитывает выделение тепловой энергии за счет протекания токов проводимости и за счет поляризации в переменном электрическом поле. Объемная плотность мощности в диэлектрике

Для нагрева диэлектриков используются частоты не выше 109 Гц. Полупериод напряженности электрического поля на несколько порядков больше периода собственных колебаний упругой поляризации, и этот вид поляризации устанавливается практически мгновенно после включения поля. Вектор поляризации следует за изменением вектора напряженности электрического поля без запаздывания. Угол потерь у таких веществ близок к нулю, и они не нагреваются в переменном электрическом поле. Источниками потерь у диэлектриком с упругой поляризацией служат посторонние примеси и связанная с ними сквозная электропроводность. Добавлением электропроводных примесей специально пользуются в тех случаях, когда надо нагреть диэлектрик, имеющий только упругую поляризацию (см. § 16-2).

При «тренинг всегда имеет место отставание движущейся частицы от той силы, которая вызывает движение. Поэтому в переменном электрическом поле между поляризацией и напряженностью поля возникает разность фаз. Эта разность (раз достигает максимального значения при частоте [макс. В примере расчета характеристик льда на 9-7 частота /макс в 4,85 раза выше частоты релаксации. Полупериод при этой частоте лт : 4,85 = 0,65 т, что явно мало для развития релаксационной поляризации. Отношение

Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле, то смещение электронов становится также переменным. Этот процесс приводит к усилению движения частиц и, следовательно, к нагреванию диэлектрика. Чем чаще изменяется электрическое поле, тем сильнее нагревается диэлектрик. На практике это явление используется для нагрева влажных материалов с целью их сушки или получения химических реакций, происходящих при повышенной температуре.

При переменном электрическом токе вокруг каждого проводника создается переменное магнитное поле ( 9-7). Очевидно, элементарный проводник, расположенный ближе К оси, охватывается большим магнитным потоком, чем

Рассмотрим теперь третий вид электрического тока, называемый током электрического смещения. С этим видом тока приходится считаться при переменном электрическом поле в диэлектрике.