Podstawy elektroniki i
energoelektroniki
Prezentacja elementów:
•
rezystancja
• indukcyjność
• pojemność
• dioda impulsowa
• transformator impulsowy
Podstawy elektroniki i
energoelektroniki
Prezentacja elementów:
•
rezystancja
• indukcyjność
• pojemność
• dioda impulsowa
• transformator impulsowy
REZYSTANCJA
Zjawiska powodujące nieidealność rzeczywistych
rezystorów:
•
indukcyjność końcówek
•
indukcyjność wewnętrzna ( np. międzyzwojowa )
•
pojemność pomiędzy końcówkami
•
pojemność wewnętrzna ( np. międzyzwojowa )
Schematy zastępcze rezystora
• Schemat zastępczy
• Uproszczony schemat
zastępczy
Charakterystyka częstotliwościowa
rezystora
R
1
C
.
R
2
1
f
R
k
2
C
.
L
2
1
f
Stosowane schematy dla
poszczególnych zakresów
częstotliwości
• Dążenie do zwiększenia
f
1
- dla dużych wartości
rezystancji R łączenie
szeregowo mniejszych
rezystancji
( zmniejszanie wypadkowej
pojemności)
• Dążenie do zwiększenia
f
2
– dla małych wartości
rezystancji R łączenie
równoległe większych
rezystancji
INDUKCYJNOŚĆ
Schemat zastępczy
cewki indukcyjnej
Charakterystyka
częstotliwościowa
Przykładowe parametry cewek o małych
indukcyjnościach
L = 1,2 H
C
L
= 1,7pF
f
1
=
110MHz
L = 10 H
C
L
= 1,6pF
f
2
=
40MHz
Zmniejszenie pojemności cewek przez
podział uzwojenia
Charakterystyki cewki z podzielonym uzwojeniem
Cewki indukcyjne z rdzeniem
ferromagnetycznym
Cechy:
•
większe wartości indukcyjności
•
zjawisko nasycania
•
zmiany indukcyjności
Rodzaje konstrukcji:
•
rdzenie zamknięte
•
rdzenie otwarte
POJEMNOŚĆ
Schemat zastępczy
kondensatora
Charakterystyka
częstotliwościowa
Podział kondensatorów
•
Kondensatory elektrolityczne (tantalowe) – dla
małych częstotliwości do 1MHz; duże
wartości pojemności
•
Kondensatory papierowe i z tworzyw sztucznych
– do 5MHz
•
Kondensatory ceramiczne
Zależność częstotliwości rezonansowej
od długości końcówek
TRANSFORMATOR
IMPULSOWY
- jest to element służący do przenoszenia impulsów o kształcie
zbliżonym
do prostokątnego
Oznaczenia:
R1 – sumaryczna oporność uzwojenia pierwotnego i generatora sygnału wejściowego
Ls – indukcyjność rozproszenia strony pierwotnej i (przeniesiona) strony wtórnej
L
M
– indukcyjność główna (magnesująca)
Cs – wypadkowa (zastępcza) pojemność uzwojeń
R2’ – przeniesiona sumaryczna oporność uzwojenia wtórnego i obciążenia
transformatora
p – przekładnia transformatora
Vi – napięcie wejściowe
Vo – napięcie wyjściowe
Schemat zastępczy
Uproszczone schematy zastępcze
a) dla zakresu niskich
częstotliwości
b) dla zakresu wysokich
częstotliwości
Poglądowy przykład przebiegu
odpowiedzi transformatora na impuls
prostokątny
t
i
–
czas zakończenia
impulsu wejściowego
z –
„zwis” - spadek
chwilowej wartości
odpowiedzi w momencie
zakończenia
impulsu wejściowego
(t=t
i
)
Amplitudowa i fazowa charakterystyki
transformatora o małym tłumieniu
Przy przenoszeniu bardzo krótkich impulsów o dużych
stromościach czoła i krawędzi opadającej, pożądany
jest maksymalnie płaski przebieg obu charakterystyk
częstotliwościowych, zwłaszcza w obszarze wysokich
częstotliwości. W stosunkowo prosty sposób, przez
wprowadzenie tłumienia krytycznego, udaje się
zlikwidować pik drugiego rezonansu na
charakterystyce amplitudowej. Na powyższym
rysunku zaznaczono to linią przerywaną.
Zminimalizowanie zniekształceń fazowych możliwe
jest natomiast poprzez przesunięcie tej częstotliwości
rezonansowej do zakresu wyższych wartości. W
kontekście tak ogólnie postawionego wymagania
sformułowany jest właśnie jeden z trzech warunków
kryterialnych, według którego:
Dioda impulsowa
- charakteryzuje się bardzo dużą szybkością pracy - rzędu
nanosekund lub mikrosekund przy wyższych napięciach. W
zależności od zastosowania mogą to być diody
prostownicze, diody detekcyjne, diody zabezpieczające itp.
Parametry:
- szybkość włączania
- czas wyłączania
- maksymalny prąd
- napięcie znamionowe
Diody impulsowe są wykonywane jako diody Schottky’ego dla
niewielkich napięć wstecznych (rzędu kilkudziesięciu V) lub
specjalnie wykonywane diody złączowe przy wyższych napięciach.
Schemat zastępczy diody
C
d
– pojemność dyfuzyjna
Podstawowy układ przełączania
diody
Impulsowe sterowanie diody
impulsowa zmiana napięcia
generatora
zmiana prądu podczas przełączania
zmiana napięcia podczas przełączania
t
r
– czas narastania napięcia na diodzie
t
s
– czas, w którym rozładowywana jest pojemność dyfuzyjna diody; w tym
czasie przez diodę płynie prąd wsteczny ograniczony jedynie rezystancją
zewnętrzną R, a sama dioda do momentu rozładowania pojemności
dyfuzyjnej znajduje się w stanie przewodzenia, czego efektem jest
występowanie na niej niewielkiego napięcia w kierunku przewodzenia
t
r
= 0,7 RC
Łączny czas trwania obu etapów jest definiowany jako czas
wyłączenia diody:
t
of
= t
S
+t
r