Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое применение конденсаторов, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое применение конденсаторов, резистивно емкостная цепь, разделительный конденсатор, развязывающий конденсатор, сглаживающий конденсатор, демпфирующий конденсатор, rcd-снаббер , рабочий и пусковой конденсаторы, блокировочный конденсатор, блокирующий конденсатор, помехоподавляющие конденсаторы, x-конденсаторы, y- конденсаторы , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.
Создание связи по переменному току необходимо, чтобы запретить протекание постоянного тока между определенными точками схемы и обеспечить при этом свободное прохождение переменного тока. Электронные компоненты, обеспечивающие связь по переменному току, например конденсаторы или трансформаторы, обычно устанавливаются на входе и выходе усилителя. Таким образом, заданный режим покоя (статический режим) транзистора не влияет на статические режимы предыдущего и последующего каскадов.
В схеме, приведенной на рис. 23.1. конденсатор связывает точки А и В по переменному току, aR – нагрузочный резистор. Для постоянного тока конденсатор действует как разрыв цепи, полностью блокируя протекание постоянного тока между точками А и В. По этой причине конденсатор связи называют блокировочным или разделительным конденсатором.
Удовлетворительное качество связи по переменному току достигается только в том случае, когда реактивное сопротивление Хс конденсатора на рабочей частоте много меньше сопротивления нагрузочного резистора R. Тогда на этом конденсаторе падает (и теряется) очень малая часть напряжения входного сигнала. Например, если Vвх = 100 мВ, то связь по переменному току можно считать удовлетворительной, когда выходное напряжение Vвых = 95 мВ и на разделительном конденсаторе падает 5 мВ (5%). Требуемую емкость разделительного конденсатора определяют два фактора.
1. Сопротивление загрузочного резистора R. Считая, что удовлетворительная связь но переменному току достигается, когда Хс = R/20, для R = 1 кОм получаем Хс = 50 Ом.
Рис. 23.1. Установка разделительного Рис. 23.2. Влияние развязывающего конденсатора. конденсатора.
Указаны потенциалы точки А без развязывающего конденсатора (а) и с развязывающим конденсатором (б).
Предположим, что рабочая частота f = 300 Гц. Поскольку Хc = 1/2πfC1, то
Если сопротивление нагрузочного резистора увеличить до 100 кОм, то Хc= R/20 = 1/20·100 = 5 кОм
Таким образом, если сопротивление нагрузочного резистора увеличить в 100 раз (с 1 кОм до 100 кОм), то емкость разделительного конденсатора можно уменьшить в той же пропорции (с 10 мкФ до 0,1 мкФ).
Вообще, чем больше сопротивление нагрузочного резистора, тем меньше требуемая емкость разделительного конденсатора.
2. Рабочая частота. Возьмем в качестве исходного вышеприведенный пример, где удовлетворительная связь по переменному току достигалась при С = 10 мкФ и R = 1 кОм для f = 300 Гц.
Если теперь рабочую частоту увеличить до 300 кГц, то с учетом условия Хс = R/20 = 50Ом получаем
Таким образом, если рабочую частоту увеличить в 1000 раз (с 300 Гц до 300 кГц), то емкость разделительного конденсатора можно уменьшить в 1000 раз (с 10 мкФ до 0,01 мкФ).
Вообще, при заданном сопротивлении нагрузочного резистора для низких рабочих частот необходимо использовать разделительные конденсаторы большой емкости, и наоборот.
Когда речь идет о рабочем диапазоне частот, емкость разделительного конденсатора определяется наименьшей частотой из этого диапазона. Обращаясь к рассмотренным выше примерам, мы видим, что конденсатор) емкостью 10 мкФ в соответствии с расчетами обеспечивает адекватную связь по неременному току при частоте 300 Гц и тем более при частоте 300 кГц. С другой стороны, конденсатор емкостью 0,1 мкФ обеспечивает адекватную связь при частоте 300 кГц, но непригоден для реализации связи по переменному току при частоте 300 Гц.
Развязка
На рис. 23.2(6) показан конденсатор С. обеспечивающий развязку резистора R. В отсутствие конденсатора (рис- 23.2(^.1) в точке А постоянный потенциал равен 10 В, а переменный потенциал сигнала - 10 мВ. Конденсатор, представляющий собой разрыв цени для постоянного тока, не оказывает никакого влияния на постоянный потенциал точки А, Однако если емкость этого конденсатора такова, что па рабочей частоте его реактивное сопротивление существенно меньше сопротивления резистора R, то конденсатор будет эффективно осуществлять короткое замыкание сигнала переменного тока на землю. Таким образом, потенциал точки А по переменному току будет равен нулю. емкость конденсатора С, обеспечивающая удовлетворительную развязку, определяется сопротивлением резистора R и рабочей частотой - но тем же самым формулам, которые использовались для расчета емкости разделительного конденсатора.
Усилитель с ДС-связью
На рис. 23.3 приведена схема усилителя с ДС-связыо, где С} — входной разделительный конденсатор. Емкость этого конденсатора должна быть сравнительно велика в силу низкого входного сопротивления транзистора в схеме с ОЭ (это сопротивление становится еще меньше за счет шунтирования входа, усилителя резистором R^}. Конденсатор С-^ связывает выход усилителя с нагрузкой или следующим каскадом, его емкость сравнима с емкостью конденсатора Ci. Типичные значения емкостей разделительных конденсаторов следующие:
для звуковых частот:10-50 мкФ.
для радиочастот:0.01-0,1 мкФ.
Рис. 23.3. Усилитель с RC-связью с развязывающим конденсатором С3 в цепи эмиттера.
Рис. 23.4. Инвертирование (изменение на 180°) фазы сигнала в усилителе с ОЭ.
Отрицательная обратная связь через резистор R4 в усилителе на рис. 23.3, с одной стороны, обеспечивает необходимую стабильность усилителя по постоянному току, а с другой стороны, снижает его коэффициент усиления до очень малой величины (2-3). Снижение коэффициента усиления связано с действием отрицательной обратной связи по переменному току, обусловленной падением напряжения сигнала на резисторе R4. Для устранения этой отрицательной обратной связи по переменному току и одновременного сохранения стабильности по постоянному току применяется эмиттерный развязывающий конденсатор С3.
Типичные значения емкости эмиттерного развязывающего конденсатора того же порядка, что и для разделительного конденсатора.
Усиление
Схема, приведенная на рис. 23.3, является законченной схемой однокаскадного усилителя с ОЭ. При подаче сигнала (например, синусоидальной формы) на вход усилителя этот сигнал передается через конденсатор С1 на базу транзистора. В начале положительного полупериода входного сигнала потенциал базы возрастает относительно потенциала эмиттера, напряжение VBEувеличивается, ток эмиттера Ie, а с ним и ток коллектора Ic, возрастают, в результате уменьшается напряжение на коллекторе Vc. Это означает, что положительному полу периоду входного сигнала соответствует отрицательный полупериод выходного сигнала. С другой стороны, отрицательному полупериоду входного сигнала соответствует положительный полупериод изменения коллекторного напряжения. Таким образом, сигналы на входе и выходе усилителя противофазны, как показано на рис. 23.4. Усиление сигнала происходит в силу того, что очень малый размах напряжения VBEприводит к большому размаху тока транзистора, который, проходя через резисторR3, вызывает большой размах коллекторного напряжения.
Линия нагрузки
Выходные характеристики транзистора дают общее представление о работе транзистора. Для того чтобы получить представление о работе транзистора в конкретной схеме, нужно начертить линию нагрузки. На рис. 23.5 изображены семейство выходных характеристик транзистора, работающего в схеме усилителя на рис. 23.3, и линия нагрузки XY.
Прежде чем проводить линию нагрузки, нужно сначала зафиксировать две точки, попадающие на эту линию. Лучше всего использовать точку Х на оси х, где ток Ic = 0, и точку Y на оси у, где Vc = 0. Через эти две точки проводится прямая линия — линия нагрузки. Предполагается, что Vc = VCE.
Точка X. В этой точке ток транзистора Ic = 0. Транзистор находится в состоянии отсечки. Следовательно, напряжение на коллекторе Vc = VCC.
Точка Y. Здесь коллекторное напряжение Vc = 0. Подставляя Vc = 0 в уравнение VCC = Vc + VR3, получаем VCC = VR3. Но VR3 = Ic R3, поэтому VCC = Ic R3. Следовательно,
Ic = VCC / R3.
Рис. 23.5. Линия нагрузки.
Для величин, указанных на рис. 23.3, положение точек Х и Y будет определяться следующими параметрами:
Точка Х Ic = 0, Vc = VCC = 10 В.
Точка Y Vc = 0, Ic = VCC/ R3 = 10/3,3 = 3 мА.
Таким образом, XY — это линия нагрузки для нагрузочного резистора сопротивлением R3 = 3,3 кОм.
При использовании нагрузочного резистора меньшего номинала (2,2 кОм) получаем линию нагрузки ХYa. Положение точки Х не изменяется по сравнению с предыдущим случаем, поскольку напряжение VСС остается тем же самым — 10 В. Для точки Yb получаем Ic = VCC / R3 = 10 В/2,2кОм = 4,55мА.
Нагрузочному резистору более высокого номинала, например 4,9 кОм, соответствует линия нагрузки ХYb с точкой Yb при Ic = 10 В/4, 9 кОм ≈ 2 мА.
Графический анализ
Процесс усиления сигнала осуществляется вдоль линии нагрузки и может быть представлен графически, как показано на рис. 23.6. Точка Q есть статическая рабочая точка, представляющая режим работы усилителя по постоянному току, т.е. в отсутствие сигнала. Рабочая точка задает смещение транзистора в статическом режиме. В рассматриваемом случае смещение определяется следующими величинами:
Ib = 20 мкА, Ic = 1,5 мА, Vc = 5 В.
Рис. 23.6. Графическое представление работы усилителя.
Рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 23.7. Перегрузка усилителя, приводящая к ограничению выходного сигнала.
При подаче сигнала базовый ток изменяется по синусоиде с амплитудой 20 мкА (от 0 до 40 мкА). Это приводит к изменению коллекторного тока Ic с размахом 2,8 мА и изменению коллекторного напряжения с размахом около 9 В.
С одной стороны размах входного сигнала ограничен линией Ib = 0, соответствующей отсечке транзистора (точка М на линии нагрузки), а с другой стороны – линией Ib = 40 мкА, соответствующей насыщению транзистора (точка N на линии нагрузки). Для рассматриваемого усилителя рабочая точка Q выбирается в середине линии нагрузки. В этом случае при подаче сигнала с амплитудой 20 мкА на базу транзистора базовый ток изменяется в пределах от 0 до 40 мкА, обеспечивая максимальную величину неискаженного выходного сигнала.
Рис. 23.8. Графическое представление работы усилителя с использованием передаточной характеристики.
Любая попытка превышения этой величины входного сигнала приводит к искажению формы выходного сигнала. Это хорошо видно на рис. 23.7, где иллюстрируется случай перегрузки усилителя с результирующим ограничением синусоидального сигнала. Входной и выходной сигналы могут быть также представлены графически с помощью передаточной характеристики транзистора (рис. 23.8). Рабочий диапазон усилителя ограничен линейным участком характеристики передачи, выход за границы этого участка приводит к искажениям.
Когда между определенными точками или блоками схемы необходимо создать связь по переменному току, заблокировав при этом протекание постоянного тока, используется электронные компоненты, обеспечивающие связь только по переменному току, например конденсаторы или трансформаторы.
Если речь идет о каскадах усилителя, подобные конденсаторы принято называть блокировочным(блокирующим) или разделительным конденсатором.
Рис.1. Применение разделительного конденсатора
В схеме, приведенной на рис.1. конденсатор связывает точки А и Б по переменному току, R – сопротивление нагрузки. Для постоянного тока конденсатор действует как разрыв цепи, полностью блокируя протекание постоянного тока между точками А и Б. В реальной схеме, в роли нагрузочного резистора выступает следующий каскад усиления.
В данной схеме конденсатор C и резистор R образуют простейший фильтр верхних частот (ФВЧ).
Частотой среза фильтра называют частоту, ослабление сигнала на которой достигает -3 дБ (по логарифмической шкале), или составляет 1/√2 (≈0.71) по линейной. Т.е. амплитуда сигнала на частоте среза составляет ≈71% от входного значения. Частота среза RC-фильтра рассчитывается по формуле:
f = 1 / (2 ⋅ π ⋅ R ⋅ C)
Сам фильтр для переменного тока можно представить как простейший делитель напряжения, соотношения сопротивлений в котором будут зависеть от частоты, при этом, реактивное сопротивление конденсатора Xc рассчитывается по следующей формуле:
Хc = 1 / (2 ⋅ π ⋅ f ⋅ C)
Также, при расчете данного конденсатора необходимо помнить, что удовлетворительное качество связи по переменному току достигается только в том случае, когда реактивное сопротивление Хс конденсатора на рабочей частоте много меньше сопротивления нагрузки R - тогда на этом конденсаторе падает (и теряется) очень малая часть напряжения входного сигнала.
Исходя из формул частоты среза и реактивного сопротивления, очевидно, что требуемую емкость разделительного конденсатора определяют два фактора:
Для приближенных расчетов можно считать, что удовлетворительная связь но переменному току достигается, когда Хс = R/20.
При R = 1 кОм получаем Хс = 50 Ом. Предположим, что рабочая частота f = 300 Гц.
Поскольку Хc = 1 / (2 ⋅ π ⋅ f ⋅ C), то
C = 1 / 94247.78 = 10.61 (мкФ)
Из вышеизложенного следуют два основных правила:
Чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше требуемая емкость разделительного конденсатора.
При заданном сопротивлении нагрузки для низких рабочих частот необходимо использовать разделительные конденсаторы большей емкости, и наоборот.
Если же речь идет о рабочем диапазоне частот, емкость разделительного конденсатора определяется наименьшей частотой из этого диапазона. В соответствии с расчетами очевидно, что конденсатор емкостью 10 мкФ обеспечивает адекватную связь по переменному току при частоте 300 Гц и тем более при частоте 300 кГц. С другой стороны, конденсатор емкостью 0,1 мкФ обеспечивает адекватную связь при частоте 300 кГц, но непригоден для реализации связи по переменному току при частоте 300 Гц.
Один из вариантов использования конденсатора в схемотехнике усилительных каскадов это включение конденсатора в цепь термостабилизации транзистора, параллельно резистору. В этом случае принято называть данный конденсатор "развязывающим".
Рис.2. Влияние развязывающего конденсатора.
На рис.2.6 показан конденсатор С, обеспечивающий развязку резистора R по переменному току. Без конденсатора (рис2.a) в точке А постоянный потенциал равен 10 В, а переменный потенциал сигнала - 10 мВ. Конденсатор, представляющий собой разрыв цени для постоянного тока, не оказывает никакого влияния на постоянный потенциал точки А, Однако если емкость этого конденсатора такова, что на рабочей частоте его реактивное сопротивление существенно меньше сопротивления резистора R, то конденсатор будет эффективно осуществлять короткое замыкание сигнала переменного тока на землю. Таким образом, потенциал точки А по переменному току будет равен нулю.
Ёмкость конденсатора С, обеспечивающая удовлетворительную развязку, определяется сопротивлением резистора R и рабочей частотой - по тем же формулам, которые использовались для расчета емкости разделительного конденсатора.
Один из примеров использования развязывающего конденсатора это усилительный каскад собранный на классической схеме с общим эмиттером с отрицательной обратной связью (ООС).
Рис.3. Усилитель с развязывающим конденсатором в цепи эмиттера.
На рис.3 приведена схема усилителя построенного на классической схеме с общим эмиттером (ОЭ). Здесь С1 — входной разделительный конденсатор. Емкость этого конденсатора должна быть сравнительно велика в силу низкого входного сопротивления транзистора в схеме с ОЭ (подробный расчет номиналов смотрите в статье "Расчет усилительного каскада с общим эмиттером"). Конденсатор С2 связывает выход усилителя с нагрузкой или следующим каскадом, его емкость сравнима с емкостью конденсатора C1.
Отрицательная обратная связь через резистор R4 в данном усилителе, с одной стороны, обеспечивает необходимую стабильность усилителя по постоянному току, а с другой - снижает его коэффициент усиления до очень малой величины (2-3). Для устранения отрицательной обратной связи по переменному току и одновременного сохранения стабильности по постоянному току применяется эмиттерный развязывающий конденсатор С3. Помимо этого данный RC-контур в цепи эмиттера обеспечивает термостабилизацию данного усилительного каскада.
Типичные значения емкости эмиттерного развязывающего конденсатора того же порядка, что и для разделительного конденсатора.
RC-цепь — электрическая цепь, состоящая из конденсатора и резистора. Ее можно рассматривать как делитель напряжения с одним из плеч, обладающих емкостным сопротивлением переменному току.
Если входной сигнал подается к Vin, а выходной снимается с Vc (см. рисунок), то такая цепь называется цепью интегрирующего типа.
Реакция цепи интегрирующего типа на единичное ступенчатое воздействие с амплитудой V определяется следующей формулой:
Таким образом, постоянная времени τ этого апериодического процесса будет равна
Интегрирующие цепи пропускают постоянную составляющую сигнала, отсекая высокие частоты, то есть являются фильтрами нижних частот. При этом чем выше постоянная времени 
, тем ниже частота среза. В пределе пройдет только постоянная составляющая. Это свойство используется во вторичных источниках питания, в которых необходимо отфильтровать переменную составляющую сетевого напряжения. Интегрирующими свойствами обладает кабель из пары проводов, поскольку любой провод является резистором, обладая собственным сопротивлением, а пара идущих рядом проводов еще и образуют конденсатор, пусть и с малой емкостью. При прохождении сигналов по такому кабелю, их высокочастотная составляющая может теряться, причем тем сильнее, чем больше длина кабеля.
Дифференцирующая RC-цепь получается, если поменять местами резистор R и конденсатор С в интегрирующей цепи. При этом входной сигнал идет на конденсатор, а выходной снимается с резистора. Для постоянного напряжения конденсатор представляет собой разрыв цепи, то есть постоянная составляющая сигнала в цепи дифференцирующего типа будет отсечена. Такие цепи являются фильтрами верхних частот. И частота среза в них определяется все той же постоянной времени . Чем больше , тем ниже частота, которая может быть без изменений пропущена через цепь.
Дифференцирующие цепи имеют еще одну особенность. На выходе такой цепи один сигнал преобразуется в два последовательных скачка напряжения вверх и вниз относительно базы с амплитудой, равной входному напряжению. Базой является либо положительный вывод источника, либо "земля", в зависимости от того, куда подключен резистор. Когда резистор подключен к источнику, амплитуда положительного выходного импульса будет в два раза выше напряжения питания. Этим пользуются для умножения напряжения, а также, в случае подключения резистора к "земле", для формирования двуполярного напряжения из имеющегося однополярного.
Фильтр верхних частот
Для сглаживания пульсаций постоянного напряжения в качестве фильтра часто применяют сглаживающий конденсатор, подключаемый параллельно нагрузке. Во время роста напряжения по кривой синусоиды происходит не только питание нагрузки, но и заряд конденсатора. После достижения напряжения максимального (амплитудного) значения начинается спад. При этом, пока напряжение на выходе выпрямителя падает, конденсатор начинает разряжаться на нагрузку, таким образом в некоторой степени поддерживая напряжение на ней. Так происходит сглаживание пульсаций напряжения на выходе выпрямителя.
Для примеров рассмотрим базовые схемы выпрямителей. На рисунке 1 верхняя диаграмма отображает напряжение питающей сети. Ниже показана схема однополупериодного однофазного выпрямителя и соответствующая ей диаграмма выпрямленного напряжения на нагрузке. Внизу представлена схема выпрямителя с емкостным фильтром C1 и соответствующая ей диаграмма выпрямленного напряжения на нагрузке.
Рисунок 1. Работа емкостного фильтра при однофазном однополупериодном выпрямлении.
Для защиты контактов реле от дуги при питании нагрузки переменным током,нужен снаббер или демпфер, состоящий из резистора и конденсатора подключенных последовательно.Эта цепь снизит скорость нарастания напряжения и загасит высоковольтный импульс.Работает цепочка на переменном токе а параметры деталей рассчитывают.При питании индуктивной нагрузки 230 Вольт, резистор обычно ставят на 220 Ом а конденсатор до 0.47мкФ. При питании 13 Вольт,емкость конденсатора поставил на 1 мкФ и резистор на 1 Ом.Дуга при коммутации успешно была погашена.Надо учитывать,что через снаббер будет протекать небольшой ток на нагрузку если подключить параллельно к контактам реле.Подключают снаббер и параллельно нагрузке,тогда ток при разомкнутых контактах идти по нагрузке не будет,но неизвестно,как снаббер может повлиять в этом случае на индуктивную нагрузку.
защитный диод нельзя ставить к катушке при питании переменным током.
Необходимо трехфазный асинхронный двигатель включить как конденсаторный по следующим классическим схемам.
Еще раз напоминаю, что это самые распространенные схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Существует еще несколько способов включения, но о них в данной статье мы говорить не будем.
Как видно из схем, это осуществляется с помощью рабочего и пускового конденсаторов. Их еще называют фазосдвигающими.
фазосдвигающий конденсатор для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.
В качестве рабочих и пусковых используются конденсаторы с оксидным диэлектриком (ранее они назвались электролитическими) Рабочие и пусковые конденсаторы для асинхронных двигателей включаются в сеть переменного тока, и они должны быть неполярными. Они имеют сравнительно большое 450 вольт для оксидных конденсаторов рабочее напряжение, которое в два раза превышает напряжение промышленной сети. На практике применяются конденсаторы с емкостью порядка десятков и сотен микрофарад. Как мы говорили выше, рабочий конденсатор используется для получения вращающего магнитного поля. Пусковая же емкость используется для получения магнитного поля, необходимого для повышения пускового момента электродвигателя. Пусковой конденсатор подключается параллельно рабочему через центробежный выключатель. Когда есть пусковая емкость вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя в момент пуска приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Это повышает пусковой момент и улучшает характеристики двигателя. При достижении асинхронным двигателем оборотов достаточных для отключения центробежного выключателя, пусковая емкость отключается и двигатель остается в работе только с рабочим конденсатором. Схема включения рабочего и пускового конденсаторов приведены на (Рис. 1).
Схема с рабочим и пусковым конденсаторами
В таблице приведены обособленные характеристики рабочих и пусковых конденсаторов для асинхронных двигателей.
|
|
РАБОЧИЙ |
ПУСКОВОЙ |
| Назначение | Для асинхронных электродвигателей | Для асинхронных электродвигателей |
| Схема подключения | Последовательно с пусковой обмоткой электродвигателя | Параллельно рабочему конденсатору |
| В качестве | Фазосмещающего элемента | Фазосмещающего элемента |
| Для чего | Для получения кругового вращающееся магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя | Для получения магнитного поля, необходимого для повышения пускового момента электродвигателя |
| Время включения | В процессе эксплуатации электродвигателя | В момент пуска электродвигателя |
Традиционно для импульсных преобразователей, в цепь стока транзистора включена индуктивность первичной обмотки трансформатора или дросселя. И при резком запирании транзистора в условиях, когда коммутируемый ток еще не понизился до безопасной величины, согласно закону электромагнитной индукции на обмотке возникнет высокое напряжение, пропорциональное индуктивности обмотки и скорости перехода транзистора из проводящего состояния в запертое.
Если фронт при этом достаточно крут, а общая индуктивность обмотки в цепи стока транзистора существенна, то высокая скорость нарастания напряжения между стоком и истоком мгновенно приведет к катастрофе. Чтобы эту скорость роста напряжения понизить и облегчить тепловой режим запирания транзистора — между стоком и истоком защищаемого ключа ставят RCD-снаббер.
RCD-cнаббер работает следующим образом. В момент запирания транзистора ток первичной обмотки, в силу наличия у нее индуктивности, не может мгновенно снизиться до нуля. И вместо того чтобы жечь транзистор, заряд, под действием высокой ЭДС, устремляется через диод D в конденсатор C снабберной цепи, заряжая его, а транзистор при этом закрывается в мягком режиме незначительного тока через его переход.
Когда транзистор вновь начнет открываться (резко переходя в проводящее состояние для отработки очередного периода коммутации), конденсатор снаббера станет разряжаться, но уже не через голый транзистор, а через снабберный резистор R. А так как сопротивление снабберного резистора в несколько раз больше сопротивления перехода сток-исток, то основная часть запасенной в конденсаторе энергии выделится именно на резисторе, а не на транзисторе. Таким образом RCD-снаббер поглощает и рассеивает энергию паразитного высоковольтного выброса c индуктивности.
Как видно из рисунка, основным блоком памяти является матрица памяти, состоящая из множества ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации.
Каждая ячейка состоит из одного конденсатора (С) и трех транзисторов. Транзистор VT1 разрешает или запрещает запись новых данных или регенерацию ячейки. Транзистор VT3 выполняет роль ключа, удерживающего конденсатор от разряда и разрешающего или запрещающего чтение данных из ячейки памяти. Транзистор VT2 используется для считывания данных с конденсатора. Если на конденсаторе есть заряд, то транзистор VT2 открыт, и ток пойдет по линии AB, соответственно, на выходе Q1 тока не будет, что означает – ячейка хранит бит информации с нулевым значением. Если заряда на конденсаторе нет, то конденсатор VT2 закрыт, а ток пойдет по линии AE, соответственно, на выходе Q1 ток будет, что означает – ячейка хранит бит информации со значением “единица”.
Заряд в конденсаторе, используемый для поддержания транзистора VT2 в открытом состоянии, во время прохождения по нему тока, быстро расходуется, поэтому при чтении данных из ячейки необходимо проводить регенерацию заряда конденсатора.
Для работы динамической памяти на матрицу должно всегда поступать напряжение, на схеме оно обозначено, как Uп. С помощью резисторов R напряжение питания Uп равномерно распределяется между всеми столбцами матрицы.
Также в состав памяти входит контроллер шины памяти, который получает команды, адрес и данные от внешних устройств и ретранслирует их во внутренние блоки памяти.
Команды передаются в блок управления, который организует работу остальных блоков и периодическую регенерацию ячеек памяти.
Адрес преобразуется в две составляющие – адрес строки и адрес столбца, и передается в соответствующие дешифраторы.
Дешифратор адреса строки определяет, с какой строки надо провести чтение или запись, и выдает на эту строку напряжение.
Дешифратор адреса столбца при чтении данных определяет, какие из считанных бит данных были запрошены и должны быть выданы в шину памяти. При записи данных дешифратор определяет, в какие столбцы надо подать команды записи.
Блок работы с данными определяет, какие данные, в какую ячейку памяти требуется записать, и выдает соответствующие биты данных для записи в эти ячейки.
Блоки регенерации определяют:
Буфер данных сохраняет всю считанную строку матрицы, так как при чтении всегда считывается вся строка целиком, и позволяет потом выбрать из считанной строки требуемые биты данных.
Рассмотрим принцип работы динамической памяти на примере структурной схемы, приведенной на рисунке 1. Рассматривать будем работу с первой ячейкой (M11). Работа остальных ячеек памяти полностью идентична.
Рисунок – Схема простейшего RC-генератора
Задающий генератор типа RC представляет собой двухкаскадный усилитель на резисторах с положительной обратной связью. Она осуществляется с помощью делителя, имеющего два плеча: одно плечо образовано последовательным соединением конденсатора C1 с сопротивлением R1, второе – параллельным соединением конденсатора С2 с сопротивлением R2.
Частота генераторов типа RC определяется из формулы:
Как правило, параметры R1 и R2, а также С1 и С2 выбирают равными:
R1 = R2 = R;
C1 = C2 = C.
Тогда формула принимает вид:
В генераторах RC частота определяется величинами сопротивления резисторов и емкостей конденсаторов, входящих в цепь положительной обратной связи, необходимой для осуществления генерации колебаний.
С помощью изменений одной из величин R (или С) меняется диапазон вырабатываемых частот (ступенчатая регулировка), а меняя другую величину С (или R), получают плавное изменение частоты в поддиапазоне.
Положительная обратная связь обеспечивает генерирование колебаний определенной частоты, отрицательная обратная связь – стабилизирует работу генератора во всем диапазоне вырабатываемых частот.
Генераторы типа RC имеют простую схему и высокие качественные показатели, поэтому получили широкое распространение.
Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая катушку индуктивности, конденсатор и источник электрической энергии. При последовательном соединении элементов цепи колебательный контур называется последовательным, при параллельном — параллельным .
Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания.
Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона:
Колебательным контуром (к.к.) называется цепь, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности. При определенных условиях в к.к. могут возникнуть электромагнитные колебания заряда, тока, напряжения и энергии.
Рассмотрим цепь, показанную на рис.2. Если поставить ключ в положение 1, то будет происходить заряд конденсатора и на его обкладках появится заряд Q и напряжение UC . Если затем перевести ключ в положение 2, то конденсатор начнет разряжаться, в цепи потечет ток, при этом энергия электрического поля, заключенного между обкладками конденсатора, будет превращаться в энергию магнитного поля, сосредоточенную в катушке индуктивности L. Наличие катушки индуктивности приводит к тому, что ток в цепи увеличивается не мгновенно, а постепенно из-за явления самоиндукции. По мере разряда конденсатора заряд на его обкладках будет уменьшаться, ток в цепи увеличиваться. Максимального значения контурный ток достигнет при заряде на обкладках равном нули. С этого момента контурный ток начнет уменьшаться, но, благодаря явлению самоиндукции, он будет поддерживаться магнитным полем катушки индуктивности, т.е. при полном разряде конденсатора энергия магнитного поля, запасенного в катушке индуктивности, начнет переходить в энергию электрического поля. Из-за контурного тока начнется перезаряд конденсатора и на его обкладках начнет накапливаться заряд противоположный первоначальному. Перезаряд конденсатора будет происходить до тех пор, пока вся энергия магнитного поля катушки индуктивности не перейдет в энергию электрического поля конденсатора. Затем процесс повторится в обратном направлении, и, таким образом, в цепи возникнут электромагнитные колебания.
Запишем 2 -й закон Кирхгофа для рассматриваемого к.к,
- дифференциальное уравнение к.к.
Мы получили дифференциальное уравнение колебаний заряда в к.к. Это уравнение аналогично дифференциальному уравнению, описывающему движение тела под действием квазиупругой силы. Следовательно, аналогично будет записываться и решение этого уравнения
- уравнение колебаний заряда в к.к.
- уравнение колебаний напряжения на обкладках конденсатора в к.к.
- уравнение колебаний тока в к.к.
Исследование, описанное в статье про применение конденсаторов, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое применение конденсаторов, резистивно емкостная цепь, разделительный конденсатор, развязывающий конденсатор, сглаживающий конденсатор, демпфирующий конденсатор, rcd-снаббер , рабочий и пусковой конденсаторы, блокировочный конденсатор, блокирующий конденсатор, помехоподавляющие конденсаторы, x-конденсаторы, y- конденсаторы и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства
Комментарии
Оставить комментарий
Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства
Термины: Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства