Контрольные вопросы
Поясните понятия комплексного коэффициента передачи, амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик.
Дайте определение передаточной характеристики электрической цепи.
Дайте определение переходной характеристики цепи.
Запишите уравнение комплексного коэффициента передачи, передаточной функции интегрирующего звена.
Запишите уравнение переходной характеристики для интегрирующего звена.
Запишите соотношение для расчета длительности нарастания фронта выходного напряжения интегрирующего звена.
Какая связь между длительностью фронта нарастания переходной характеристики интегрирующего звена и его полосой пропускания?
Запишите условие интегрирования сложного сигнала с помощью интегрирующего звена.
Как влияет нагрузка на характеристики и параметры интегрирующего звена?
Каковы особенности прохождения последовательности импульсов через интегрирующую цепь?
Поясните понятие «фильтр нижних частот».
Запишите уравнение комплексного коэффициента передачи, передаточной функции дифференцирующего звена.
Запишите уравнение переходной характеристики для дифференцирующего звена.
Как рассчитывается параметр «спад переходной характеристики» в дифференцирующем звене?
Как связано значение спада плоской вершины с нижней граничной частотой дифференцирующего звена?
Каковы особенности прохождения последовательности импульсов через дифференцирующую цепь при разных соотношениях между длительностью импульса и постоянной времени цепи?
Запишите условие дифференцирования сложного сигнала.
Поясните понятие «фильтр высших частот».
Как отражаются паразитные параметры дифференцирующего звена на его передаточных свойствах?
Поясните назначение ускоряющего звена.
Поясните назначение компенсированного делителя напряжения.
Как объяснить скачок напряжения на выходе компенсированного делителя? Ведь скачков напряжения на емкости быть не должно.
3. Переходные процессы в цепях с индуктивностью 4, 6
Здесь в качестве примера рассмотрим цепь с трансформатором как достаточно наглядный пример особенностей переходных процессов и их анализа в цепях, содержащих индуктивные, резистивные и емкостные компоненты.
3.1. Назначение трансформатора
Наряду с резисторами, конденсаторами, активными элементами трансформатор нередко входит в состав электронной схемы, решая целый ряд специфических задач. Назовем из них наиболее распространенные.
а) Согласование нагрузок
П
ередача
максимальной мощности в нагрузку с
выхода электронного устройства имеет
место тогда, когда выходное сопротивление
схемы и сопротивление нагрузки равны.
Реализации этого условия способствует
применение трансформатора, как это
показано на рис. 3.1. Здесь используется
замечательное свойство трансформатора
– пересчитывать сопротивление нагрузки
во входную цепь источника входного
сигналаЕгсогласно соотношению
,
где
– пересчитанное, т. е. ощущаемое на
первичной обмотке трансформатора
сопротивление, аn = w2/w1– коэффициент трансформации. Обеспечив
равенствоRг =
,
мы тем самым добиваемся выделения
максимума мощности в нагрузке.
Подобного рода задачи возникают, например, при согласовании выходного сопротивления устройства с волновым сопротивлением линии, при передаче мощности с выхода усилителя звукового сигнала на динамик и пр.
б) Повышение (или понижение) выходного напряжения
Подобная задача возникает, например, при формировании высоковольтных импульсов в телевизионных устройствах, в технологических установках, в технике СВЧ и других. Решение задачи очевидно и достигается выбором коэффициента трансформации трансформатора.
в) Изменение полярности импульсов
Изменение полярности основано на возможности использования любого из двух выводов вторичной обмотки, потенциал которого выбран в качестве отсчетного, для подключения соответствующего полюса нагрузки. Это свойство эффективно используется особенно в автогенераторных устройствах, упрощая организацию в них петли положительной обратной связи и создавая условия обеспечения режима генерирования колебаний, что имеет место, например, в схеме блокинг-генератора (рис. 3.2). Эта схема представляет собой однокаскадный усилитель на транзисторе VT1, в коллекторную цепь которого включена первичная обмоткаW1 трансформатора, изменение напряжения на которой через вторичную обмоткуW2передается в цепь базы, т. е. имеет место процесс, называемый обратной связью. Чтобы при этом схема работала как генератор электрических колебаний, необходимо обеспечить положительный характер обратной связи, что и достигается включением выводов вторичной обмотки так, как это показано на рисунке. Убедиться в этом нетрудно, если задаться произвольным по знаку изменением напряжения на первичной стороне трансформатора и проследить его прохождение через вторичную обмотку, базовую цепь и обратно в цепь коллектора.
г) Гальваническая развязка
Трансформатор позволяет разделять цепи постоянного и переменного тока, позволяя при этом иметь два или более (в зависимости от количества вторичных обмоток) не имеющих гальванической связи с первичной обмоткой выводов.
Пример такого применения трансформатора иллюстрирует рис. 3.3, на котором изображена схема мостового инвертора напряжения (ряд элементов схемы для простоты изложения не показан), преобразующего постоянное напряжение Епв переменное прямоугольной формы. Осуществляется это поочередным подключением напряжения источника питания через пары транзисторовVT1, VT3 иVT2,VT4 к нагрузкеRн. С этой целью входное напряжение, представляющее собой знакопеременные прямоугольные импульсы, передается на вторичные обмотки трансформатораW2,W3,W4,W5, включая и выключая соответствующие пары. Как видно из рисунка, входные цепи транзисторов, напримерVT1,VT4, не имеют общей точки. Поэтому и управляющие ими импульсы должны сниматься с элементов, тоже не имеющих общей точки, что и достигается с помощью трансформатора.
Рис. 3.2 Рис. 3.3