На нынешнем мероприятии, посвящённом открытию "Культурно-досугового центра Лоховского городского образования", побеседуем о разновидностях источников неизменного и, лучше, размеренного выходного тока.
- Если напряжение можно осознать разумом, то ток только чувством! — начал свой доклад управляющий кружка по художественному рукоделию Семён Самсонович Елдыкин.
- Целью нашего нынешнего радиолюбительского заседания является освоение упорядоченного движения свободных электрически заряженных частиц — как суммы познаний, физических умений и врождённых способностей.
"Как заземлить незаземлённое заземление? Сколько необходимо испить водки в граммах для понижения сопротивление тела на 1 кОм? И как не вступить с электричеством в интимные дела?" — станет темой нашего научного коллоквиума.
Спасибо Семёну Самсоновичу за вводные слова, а нам пора переместиться ближе к обозначенной в заголовке теме. Напустим энциклопедического глубокомыслия:
«Источник тока — элемент, двухполюсник, сила тока через который не находится в зависимости от напряжения на его зажимах (полюсах). Применяются также определения генератор тока и безупречный источник тока. » — учит нас Википедия.
Дополним редакцию. Источник тока обязан иметь огромное внутреннее дифференциальное сопротивление, такое дабы при изменении сопротивления нагрузки сила тока в нагрузке фактически не изменялась. Такую возможность нам предоставляет биполярный транзистор со стороны коллектора, полевик со стороны стока, или операционник между инвертирующим входом и выходом.
Есть несколько главных черт, которые охарактеризовывают источник тока.
Первой и основной из них является величина выходного тока.
Во-2-х, его выходное сопротивление, которое определяет, как ток источника изменяется зависимо от сопротивления нагрузки.
3-я спецификация — это малое и наибольшее напряжения на выходе источника, при котором узел работает подабающим образом, т.е. выходной транзистор находится в активном режиме.
В-четвёртых, температурная стабильность и способность противостоять колебаниям напряжения источника питания.
Для разминки разглядим схемы простых генераторов (источников) тока на транзисторах и операционных усилителях.
Схема источника тока на биполярном транзисторе — самая нехорошая. В ней находится полный букет недочетов — и температурная непостоянность, и зависимость тока от колебаний напряжения источника питания и наличие несчастного эффекта Эрли (эффект воздействия напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Тут входной делитель на резисторах R1, R2 задаёт ток базы транзистора Iб, выходной ток в первом приближении можно считать равным Iн = Iк≈β×Iб.
Схема на полевом транзисторе не настолько чувствительна к непостоянности источника питания, но имеет другой значимый недочет — практическую невозможность заблаговременно высчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса характеристик данных типов полупроводников.
Наибольший ток данного типа источника равен исходному току стока при R1=0 (паспортная черта), малый ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1.
Генераторы тока на операционных усилителях (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) — полностью для себя работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами безупречных источников тока, и фактически лишены недочетов, присущих транзисторным схемам.
Единственное, но существенное в отдельных случаях "но" заключается в том, что нагрузка является «плавающей», т.е. не подключённой никаким боком к земле.
Ток через нагрузку фактически с 100% точностью описывается формулой Iн= Uвх/R1.
Размялись? Настало время избавляться от недочетов простых источников тока, обкашлянных нами выше.
Схемы стабилизаторов тока, выставленные на Рис.2, будут полезны в устройствах, работающих с конечными потребителями, которые чувствительны не столько к стабильности напряжения, сколько к всепостоянству протекающего через них тока.
За примерами далековато ходить не нужно — источники питания светодиодов, газоразрядных ламп, зарядные устройства для аккумов и т.д. Они все требуют нахождения на выходе неизменного, или изменяющегося по определённому методу тока.
Механизм работы приведённых схем максимально прост. При увеличении тока нагрузки пропорционально возрастает и падение напряжения на токозадающем резисторе R1. При достижении уровня падения этого напряжения ≈0,6В, начинает раскрываться транзистор T1, снижая величину Uбэ (либо Uзи) второго транзистора T2. Он начинает запираться, соответственно, миниатюризируется и количество тока, протекающего через нагрузку.
Для схемы на биполярном транзисторе номинал резистора Rб следует выбирать из суждений Rб .
Для полевика, в силу его высокого входного сопротивления, величина резистора Rз1 может выбрана довольно высочайшей (10-ки килоом). Единственное, за чем нужно зорко послеживать — очень допустимое значение напряжения затвор-исток транзистора. Если оно меньше Еп, следует добавить дополнительный резистор Rз2 такового номинала, дабы образованный делитель загнал напряжение на затворе в допустимые пределы.
Выходной ток рассчитывается по обычный формуле Iн≈0,6/ R1 .
В этих схемах нет температурной компенсации, изменение выходного тока составляет величину ≈ 0,3% на один °С.
Про схему токового зеркала, изображённую на Рис.3, смело можно сказать, что это базисная схема источника тока.
Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов делают отрицательную оборотную связь по току, что с одной стороны, приводит к улучшению термостабилизирующих параметров узла, а с другой, позволяет в широких границах регулировать соотношения токов транзисторов Т1 и Т2.
Для понижения зависимости выходного тока от колебаний напряжения питания обширное использование отыскали источники тока (Рис.4), именуемые двойным зеркалом тока.
Механизм работает следующим образом: Представим, возросло напряжение питания. Тогда возрастает и падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток Iэ3 уменьшится, соответственно уменьшится ток базы Iб2 и Iн тоже уменьшится и вернётся в начальное состояние.
Источник тока, представленный на Рис. 5, именуется схемой токового зеркала Уилсона и обеспечивает высшую степень всепостоянства выходного тока за счёт угнетения проявлений эффекта Эрли (эффект воздействия напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Транзисторы T1 и T2 в этой схеме включены так же, как в обыкновенном токовом зеркале, но благодаря транзистору T3 потенциал коллектора токозадающего Т2 фиксирован и не оказывает влияние на выходной ток.
Каскодный генератор тока, изображённый на Рис. 6, обладает плюсами, связанными с очень высочайшим внутренним сопротивлением и значимым ослаблением эффекта Эрли. Динамическое внутреннее сопротивление такового отражателя тока превосходит величину в несколько МОм.
И по традиции приведу таблицу, позволяющую не сильно утруждаться, при желании воплотить описанные узлы в реальную жизнь.
РАСЧЁТ ТОКОЗАДАЮЩИХ Частей ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.
Источники тока на полевых транзисторах, в связи со значительностью разброса характеристик данного типа полупроводников, практическое использование получили в главном при производстве аналоговых интегральных микросхем. При всем этом при использовании МОП-структур полевых транзисторов, схемотехника токовых зеркал фактически не отличается от приведённых выше источников тока на биполярных собратьях.
Проектировать источники тока на дискретных полевых транзисторах — занятие, на мой взор, достаточно нецелесообразное.
Другое дело — разработанные специально полупроводники, именуемые токостабилизирующими диодиками (CRD), в базе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа.
Рис.7
Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы исходя из убеждений вольт-амперных черт. При их изготовлении можно достигнуть нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но обратного знака температурный коэффициент.
Токостабилизирующие диоды не очень известны в широких массах радиолюбительского общества, но тем временем интенсивно выпускаются буржуйскими промышленниками, имеют благопристойную номенклатуру токов и довольно широкий спектр рабочих напряжений.
А на следующей страничке продолжим тему — посвятим её источникам тока на операционных усилителях, также преобразователям напряжение-ток на ОУ и транзисторах.
Схемы Электрических Цепей Неизменного Тока
При расчете электрических цепей почти всегда известны характеристики источников ЭДС либо напряжения, сопротивления частей электрической цепи, и задачка сводится к определению токов в ветвях цепи. Таким макаром, электрическая цепь на рис.
Точка Н определяет номинальный режим, если напряжение и ток соответствуют их номинальным значениям Uном и Iном, приведенным в паспорте источника электроэнергии.
Элемент электрической цепи, характеристики которого сопротивление и др.
Электрические цепи (часть 1)
Элементы цепи Электрическая цепь содержит внутри себя такие составляющие, как источники энергии, потребители, также соединяющие их провода. По закону Ома токи в каждой ветки: По первому закону Кирхгофа общий ток Смешанное соединение — композиция первых 2-ух соединений, где параллельное соединение может быть преобразовано к последовательному.
Для их составления нужно задать условные направления токов в ветвях номер введем в согласовании с порядковым номером сопротивлений.
Способ узловых потенциалов Вторым способом, которым пользуются для решения сложных цепей, является способ узловых потенциалов. Тогда из выражения 1.
Наружняя вольт-амперная черта источника электроэнергии Точка X вольт-амперной свойства источника электроэнергии отвечает режиму холостого хода х.
Подключение цепи к источнику неизменной ЭДС 5. Есть дополнительные приборы цепи, к примеру, выключатели, измерители тока и защитные аппараты.
КОНДЕНСАТОР В ЦЕПИ Неизменного И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА [РадиолюбительTV 89]
Электрическая цепь неизменного тока
Алгебраическая сумма падений напряжений на резистивных элементах в любом замкнутом контуре равно алгебраической сумме ЭДС. Нелинейный элемент, к примеру лампа накаливания, имеет сопротивление, величина которого возрастает при повышении напряжения, а поэтому и тока, подводимого к лампочке.
Источник электроэнергии характеризуется понятием ЭДС Е , под которой понимают величину, численно равную энергии, получаемой снутри источника единицей электрического заряда.
При расчете в схеме электрической цепи выделяют несколько главных частей. Этот способ основан на составлении уравнений по первому закону Кирхгофа: Схема сложной электрической цепи с 2-мя узлами.
Для различных электротехнических устройств указывают свои номинальные характеристики.
Электрическая цепь в режиме недлинного замыкания имеет сопротивление, которое равно нулю. В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, при этом вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других частей цепи, его не учитывают.
Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность наружной цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников.
В случае последовательного соединения сопротивлений в ветки В общем виде уравнения узловых потенциалов имеют вид: Если в схеме имеются источники тока, то слагаемое в правой части будет равно сумме источников тока: Способ узловых потенциалов имеет преимущество, если число независящих узлов меньше числа контуров. Лучше во всех контурах положительные направления обхода выбирать одинаковыми, к примеру, по часовой стрелке, как показано на рис.
Устройство и механизм работы мотора неизменного тока. Схема мотора неизменного тока.
Похожие статьи
Такая система известна, как электрическая цепь. Схема электрической цепи.
Ознакомившись с основными чертами и видами таковой системы, как электрическая цепь, становится вероятным осознать принцип функционирования любого электрического оборудования.
Отключение цепи от источника неизменной ЭДС 5. В неприятном случае это слагаемое негативно. При анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы: холостого хода, номинальный, недлинного замыкания и согласованный.
Электрическая цепь и электрический ток, протекающий по ней, охарактеризовывают электромагнитные процессы с помощью напряжения и силы тока. Для электрической цепи на рис.
Для контура. Это произойдет, если к зажимам аb двухполюсника присоединена наружняя цепь с источниками питания. Точка К охарактеризовывает режим недлинного замыкания к. 1-ый закон Кирхгофа: сумма токов в узле равна нулю 1.
Elektrotechnik fuer Grundlagen der Elektronik
Эта вольт-амперная черта строится по двум точкам 1 и 2 рис. Активный двухполюсник содержит источники электроэнергии, а пассивный двухполюсник их не содержит.
Мощность цепи несинусоидального тока 4. Для расчета цепей с двухполюсниками реальные активные и пассивные элементы цепи представляются схемами замещения. По этой причине для расчета сложных электрических цепей разработаны более оптимальные способы расчета, главные из них рассмотрены ниже. За направление электрического тока в электротехнике принято направление, обратное направлению движения электронов. Сложной электрической цепью именуется цепь, содержащая несколько источников и которую нельзя свернуть до обычной цепи последовательного либо параллельного соединения.
Зная токи, можно отыскать напряжения на элементах цепи, мощность отдельных частей и электрической цепи в целом, мощность источников и др. Контур — хоть какой замкнутый путь, проходящий по нескольким веткам.
как решать задачи со сложными схемами
Элементы цепи
При сопоставлении наружных черт источника ЭДС рис. Мощность трёхфазной цепи 3.
Традиционный способ расчёта переходных процессов 5. Зависимо от электропроводности все вещества подразделяют на: 1.
Последовательное соединение в цепи Огромное количество электрических цепей состоят из нескольких приемников тока.
Согласованный режим Согласованный режим электрической цепи обеспечивает наивысшую передачу активной мощности от источника питания к потребителю. На схеме этот элемент смотрится следующим образом. В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, при этом вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других частей цепи, его не учитывают.
Способ узловых потенциалов
Безупречному источнику тока приписывают внутреннее сопротивление, стремящееся к нескончаемо большенному значению, и постоянный ток Iк не зависящий от напряжения на его зажимах, равный току коротного замыкания, вследствие чего неограниченное повышение присоединенной к источнику нагрузки сопровождается на теоретическом уровне неограниченным возрастанием напряжения и мощности. Электрическая цепь и электрический ток, протекающий по ней, охарактеризовывают электромагнитные процессы с помощью напряжения и силы тока.
Различают два рода тока: 1. Ветвь электрической цепи схемы — участок цепи с одним и этим же током. Последовательное включение источников питания источников ЭДС применяется тогда, когда нужна сделать напряжение требуемой величины, а рабочий ток в цепи меньше либо равен номинальному току 1-го источника ЭДС рис. Между узлами 1 и 3 имеются две параллельные ветки с источниками ЭДС Е1 и Е2 , между узлами 2 и 3 также имеются две параллельные ветки с резисторами R1 и R2. Данное устройство работы системы применяется к хоть какому электрическому бытовому устройству.
По этой причине для расчета сложных электрических цепей разработаны более оптимальные способы расчета, главные из них рассмотрены ниже. Сопротивление в этой электрической цепи равняется к сумме сопротивлений всех проводников системы. При сопоставлении наружных черт источника ЭДС рис. В случае когда у 1-го приемника энергии сопротивление меньше, через него может пройти больше тока, чем через другие элементы системы.
Традиционный способ расчёта переходных процессов 5. Стрелка в кружке показывает направление возрастания потенциала снутри источника ЭДС. Электрический ток в таковой электрической системе имеет несколько вариантов пути прохождения. Это уравнение является линейным. В состав цепи входят: 1.
Законы Кирхгофа — Теория и задачка
