Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Электроника

Рисунок 3

Сопротивление резистора и диода в этой схеме образуют делитель напряжения с коэффициентом передачи:

Кд = rст /(R + rст).

Используя коэффициент передачи напряжения, можно рассчитать амплитуды переменных составляющих падений напряжения на стабилитроне и резисторе:

Um вых = UmСТ = Um вх Кд

UmR = Um вх - UmСТ

Так как дифференциальное сопротивление обратно пропорционально току, его значение при рассчитанном постоянном токе IСТ можно вычислить, используя справочные данные rст* и IСТmin:

rст = rст* IСТmin/IСТ.

При расчете получим:rст = 160 × 3 / 4,4 » 109 Ом

Кд = 109/(109+1000) = 0,098СТ = 196 мВ= 1804 мВ

Результат анализа. При входном напряжении Uвх(t) = 10 ± 2sin(wt) напряжение на выходе цепи соответствует Uвых(t) = 5,6 ± 0,098sin(wt). Ток в цепи равен 4,4 мА.

Амплитуда переменной составляющей напряжения на выходе составляет всего 196 мВ, поэтому, снимая выходное напряжение со стабилитрона, мы получаем схему ограничителя напряжения по уровню 5,6 В.

Если сигнал будет сниматься с резистора, то на выходе получим напряжение UR(t) =4,4 ± 1,804 sin(wt).

Схема работает как цепь смещения уровня постоянного входного напряжения на 5,6 В, т.е. переменная составляющая входного сигнала передается такой цепью практически без потерь.

Графоаналитический метод

Графоаналитический метод предполагает решение системы уравнений, составленной для заданной схемы, с использованием известных ВАХ её компонентов и выполнения незначительных вспомогательных расчетов. Используя первый и второй законы Кирхгофа, составим систему уравнений:

I = IR = ID (1)

U0 = UR + UD(2)

При её решении получим I = U0 /(R + rD).

Решение системы уравнений усложнено тем, что сопротивление диода является функцией его тока RD = F(ID), а ток диода - функцией его напряжения ID = F(UD).

Так как диоды являются нелинейными компонентом электрической цепи, при дальнейшем анализе мы придем к созданию систем нелинейных дифференциальных уравнений, решение которых производится сложными численными методами.

Возможность быстрого и наглядного анализа, в данной ситуации, предоставляет использование известной ВАХ вместо функции ID = F(UD). В этом случае графический анализ для схемы на рисунке 5а можно провести двумя способами.

Первый способ базируется на получении решения уравнения (2) суммированием ВАХ компонентов схемы (рисунок 6). Для получения значений тока в цепи и падений напряжений на резисторе и диоде предлагается построить ВАХ резистора сопротивлением 1 кОм и КС133А, используя функции

ID = F(UD) (3) IR = U/R(4)

Суммарная ВАХ (2) получится при сложении ВАХ резистора (4) и стабилитрона (3) по ординате тока. Получив проекцию известного постоянного входного напряжения U0 на суммарную ВАХ, можно определить ток в цепи I и значения падения напряжений UD и UR.

Рисунок 4

Результат анализа. При входном напряжении Uвх = U0 = +10В напряжение на выходе цепи составит Uвых= UD = 5,6 В. Ток в цепи равен 4,4 мА, а напряжение на резисторе составит UR(t)= 4,4 В.

Этот способ достаточно часто используют и для более сложных схем, например, при анализе входной цепи транзисторного каскада. Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Другие статьи по теме:

Методы стабилизации коэффициента усиления оптических усилителей В настоящее время оптоволоконные сети являются самым перспективным видом информационных сетей, что обусловлено множеством их преимуществ. В то время как одна из проблем коаксиальных кабе ...

Выбор и расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля В современном информационном мире каждые пять лет объём передаваемой информации увеличивается вдвое, соответственно, встаёт задача передачи большого количества информации с максимальной ...

Исследование динамических характеристик системы автоматического управления При проектировании автоматических систем приходиться решать такие задачи, как обеспечение устойчивости и точности процесса регулирования, имеющие противоречивый характ ...