Читать онлайн «Электроника в вопросах и ответах». Страница 38

Рис. 6.22. Схема стабилизации напряжения термистором

Варистор — это нелинейный резистор, сопротивление которого зависит от напряжения. Протекающий через варистор ток в определенном интервале возрастает пропорционально 4—5-й степени подводимого напряжения. Варисторы, в частности, используются для стабилизации напряжения, действующего на нагрузке, при изменениях отбираемого этой нагрузкой тока (рис. 6.23, а) или для стабилизации напряжения на нагрузке при изменениях входного напряжения (рис. 6.23, б). По схеме рис. 6.23, а рост тока нагрузки увеличивает на мгновение падение напряжения на варисторе, в результате чего снижается его сопротивление и напряжение на нагрузке почти не изменяется. По схеме рис. 6.23, б увеличение входного напряжения вызывает рост тока варистора и убывание его сопротивления в такой степени, что выходное напряжение остается почти постоянным.

Рис. 6.23. Схемы стабилизации напряжения с варистором при изменениях:

а — тока нагрузки; б — выходного напряжения

Это стабилизатор переменного напряжения, использующий магнитный усилитель — устройство, состоящее из магнитного сердечника и обмоток переменного и постоянного тока. Стабилизацию выходного напряжения получают благодаря изменению магнитной проницаемости магнитного усилителя.

Это стабилизаторы переменного напряжения, действующие на принципе использования нелинейной характеристики намагничивания магнитных сердечников с обмоткой. При работе сердечника в режиме насыщения выходное напряжение изменяется в небольших пределах при относительно больших изменениях входного напряжения. В резонансных стабилизаторах используется явление последовательного или параллельного резонанса в цепи с дросселем с сердечником, работающим в области насыщения.

На таком же принципе, что и стабилизатор напряжения. Точно так же регулирующие элементы, применяемые для стабилизации тока, аналогичны тем, которые применяются для стабилизации напряжения. Другой является только схема взаимосоединений между нагрузкой и регулирующим элементом. Стабилизаторы тока в электронике применяются значительно реже, чем стабилизаторы напряжения, и чаще всего для измерения и в специальных целях. Их задачей является поддержание на постоянном уровне тока, протекающего через нагрузку, при изменениях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Схема стабилизатора тока с транзистором и полупроводниковым стабилитроном показана на рис. 6.24. При росте входного напряжения или уменьшений сопротивления нагрузки ток, протекающий через нагрузку, остается почти постоянным. Это следует из того факта, что напряжение база — коллектор транзистора поддерживается на постоянном уровне, в то же время изменяется напряжение между коллектором и эмиттером. При увеличении входного напряжения или уменьшении сопротивления нагрузки напряжение между коллектором и эмиттером возрастает настолько, что ток эмиттера и ток, протекающий через нагрузку, остаются практически постоянными. Рассматриваемый стабилизатор представляет собой для нагрузки источник тока.

Рис. 6.24. Схема стабилизации выходного тока на транзисторе и полупроводниковом стабилитрона

Применяются различные методы защиты. Широкое применение находят плавкие предохранители, прерывающие протекание тока в схеме питания при длительной перегрузке или замыкании (повреждении) в цепи нагрузки. Часто используются инерционные предохранители, иначе называемые предохранителями с замедленным временем срабатывания. Они не вызывают перерыва в протекании тока в нагрузку во время коротких перегрузок, возникающих, например, в момент включения.

Применяются также схемы, автоматически ограничивающие отбираемый от схемы питания ток и не допускающие тем самым возникновения токовых перегрузок. Такие решения особенно пригодны при питании транзисторных схем и интегральных микросхем, которые на перегрузки реагируют быстрее, чем предохранители. Ограничение отбираемого транзисторными схемами тока защищает транзисторы от выхода из строя. Защитные схемы подобного типа иногда состоят из нескольких транзисторов.

Разработаны схемы, защищающие от появления перенапряжении в питающем напряжении, которые вызываются, например, искрением. Искрения особенно опасны для интегральных микросхем.

Обратный процесс должен состоять в преобразовании постоянного напряжения в переменное. Подобная необходимость может возникать тогда, когда имеется источник в виде аккумулятора, а для питания устройства требуется переменное напряжение (электродвигатель переменного тока, устройство с сетевым трансформатором). Часто в том случае, когда необходимо увеличить постоянное напряжение, его сначала преобразуют в переменные колебания, затем с помощью трансформатора повышают, а потом выпрямляют.

Устройства, которые служат для преобразования постоянных напряжений и токов в переменные колебания, называются преобразователями постоянного тока. Существует несколько методов преобразования постоянного тока в переменный. Часто используются вибропреобразователи. Они состоят из колеблющегося прерывателя тока, который приводится в движение электромагнитом. Чаще применяются транзисторные преобразователи вибрационного типа, в которых не возникают механические колебания и связанное с этим искрение контактов. В этих преобразователях постоянный ток запускает генератор переменных колебаний. Напряжение генератора может быть повышено с помощью трансформатора. Часто транзисторный преобразователь применяется для преобразования постоянного тока одного значения в постоянный ток другого. При этом полученное с генератора-преобразователя переменное напряжение после повышения в трансформаторе подвергается выпрямлению.

Усилитель — это устройство, предназначенное для увеличения уровня электрического сигнала за счет энергии источника питания.

Классификацию усилителей можно проводить исходя из различных критериев. Сточки зрения усиливаемого электрического параметра (напряжение, ток, мощность) различают усилители напряжения, тока и мощности. В зависимости от диапазона усиливаемых частот они подразделяются на усилители постоянного тока (медленных электрических колебаний), низкой (звуковой) и высокой частот. Последние могут быть выполнены как широкополосные или нерезонансные усилители, предназначенные для усиления определенной полосы частот.

Существует много других методов деления усилителей на группы, которые, однако, в процессе их систематизации имеют меньшее значение. Различают, например, транзисторные и ламповые усилители классов А, В, С, у которых принадлежность к данному классу определяется положением рабочей точки на характеристике управления активного элемента; усилители, название которых зависит от их применения, а именно антенные усилители, видеоусилители и т. п.

Нерезонансные усилители не содержат элементов, подлежащих подстройке. Это в основном усилители различного назначения. Их общей чертой является усиление сигналов с широкой полосой частот от постоянного тока или очень низких частот до частот 10–20 кГц или даже нескольких десятков мегагерц. Ясно, что нерезонансные усилители могут относиться к любой из ранее упомянутых групп, например, может быть усилитель звуковых частот, класса А, транзисторный.

Однокаскадным называется усилитель, содержащий одни активный элемент: лампу, биполярный или полевой транзистор. На рис. 7.1 представлена принципиальная схема подобного усилителя. Помимо активного элемента, символически обозначенного прямоугольником, она содержит входную цепь с источником управляющего напряжения или тока, а также выходную цепь с сопротивлением нагрузки Zн.