POLITECHNIKA CZSTOCHOWSKA
WYDZIA ELEKTRYCZNY
PRACA KONTROLNA Z ENERGOELEKTRONIKI
Temat :
Przerywacze tranzystorowe prdu staego
Przerywacze tranzystorowe prdu staego
Przerywacze prdu staego mog by realizowane za pomoc przerzutników astabilnych.
Najprostszy przerzutnik astabilny stanowi poczenie dwóch wzmacniaczy tranzystorowych objtych pojemnociowym dodatnim sprzeniem zwrotnym. Sprzenie to jest tak silne, e tranzystory T1 i T2 przechodz na przemian ze stanu nasycenia w stan odcicia i odwrotnie. Pracuj wic jako przeczniki elektroniczne.
a)
b)
Tranzystorowy przerzutnik astabilny : a) schemat; b) przebiegi napi w ukadzie
Zaómy, e pocztkowo tranzystor T1 jest w stanie nasycenia. Napicie na jego kolektorze jest równe napiciu nasycenia UCEsat1. Kondensator CB2, naadowany w poprzednim cyklu pracy, rozadowuje si w obwodzie +EC, RB2, kolektor-emiter T1. Rozadowanie to ma charakter wykadniczy, a staa czasowa wynosi w przyblieniu RB2*CB2. Tranzystor T2 nie przewodzi ze wzgldu na ujemny potencja jego bazy. Napicie na kolektorze tego tranzystora jest zblione do wartoci EC. Kondensator CB1, aduje si w obwodzie: emiter-baza T1, RC2, +EC. Przy prawidowym doborze elementów ukadu proces adowania kondensatora CB2, zachodzi szybciej ni proces rozadowania kondensatora CB2. Jeeli kondensator CB2, rozaduje si do wartoci napicia przewodzenia obwodu baza-emiter UBEP2 tranzystora T2, to tranzystor ten zacznie przewodzi i napicie na jego kolektorze zacznie wzrasta. Dziki waciwociom wzmacniajcym proces ten rozwija si lawinowo i koczy si zmian stanu tranzystorów T1 i T2. Tranzystor T2 jest teraz w stanie nasycenia a tranzystor Tl w stanie odcicia. Dalej zjawiska przebiegaj podobnie, z tym, e rozadowuje si kondensator CB1, a aduje kondensator CB2. Gdy napicie na bazie tranzystora T1 osignie warto napicia przewodzenia UBEP1, tranzystor ten przejdzie w stan nasycenia, a tranzystor T2 w stan odcicia. Nastpi wic zmiana stanu tranzystora i proces zacznie si powtarza.
Amplituda impulsów wyjciowych, pobieranych z kolektora jednego z tranzystorów
przy czym UCEsat - napicie nasycenia tranzystora. Dla tranzystora T1 naley doda dodatkowy indeks 1, a dla tranzystora T2 - indeks 2.
Czas trwania poszczególnych cykli pracy
Okres drga przerzutnika astabilnego
Dla przerzutnika symetrycznego
Czasy narastania impulsów zale od staych czasowych RC1 CB1 i RC2 CB2, natomiast czasy opadania zale przede wszystkim od pojemnoci obciajcej tranzystory. Na ogó czas opadania jest duo mniejszy od czasu narastania (to << tn ).
Rezystancje RB w obwodach baz wybiera si tak, aby tranzystory byy w stanie nasycenia w czasie ich przewodzenia, co prowadzi do warunku
Okres drga przerzutnika astabilnego mona zmienia dwoma sposobami.
Przez:
1. Zmian parametrów obwodów (RB, CB), w których nastpuje rozadowanie.
2. Zmian wartoci napicia, do którego aduj si kondensatory CB.
Zmiany parametrów kondensatorów sprzgajcych CB lub rezystorów Rb pozwalaj zmienia czasy t1 i t2, a wic i czstotliwo w szerokim zakresie. Ksztat i amplituda impulsów wyjciowych pozostaje przy tym bez zmian. Najczciej stosuje si skokow znian pojemnosci CB i pynn zmian rezystancji RB. Innym sposobem nastawiania czstotliwoci drga przerzutnika astabilnego jest zmiana napicia zasilajcego obwód baz tranzystorów. Rezystory RB1 i RB2 s wtedy przyczone nie do róda EC, ale do dodatkowego zróda EB. Napicie na bazie nieprzewodzcego tranzystora dy nie do wartoci Ec lecz do wartoci EB. Zmienia si wtedy czas rozadowania kondensatora CB, a wic i okres drga.
Poprawa ksztatu impulsów generowanych przez przerzutniki astabilne wie si przede wszystkim ze skróceniem czasów narastania. W tym celu stosuje si dodatkowe ukady diodowo-rezystancyjne (rezystory RD1 i RD2, diody D1, D2).
Schemat przerzutnika astabilnego o skróconym czasie narastania impulsów z ukladami diodowo-rezystancyjnymi
Jezeli np. tranzystor T1 przestaje przewodzi, to potencja jego kolektora wzrasta prawie do wartoci napicia EC. Dioda D1 zostaje spolaryzowana w kierunku wstecznym. Rezystancja RC1 , zostaje wic "odcita" od kondensatora CB2, który aduje si teraz ze zróda EC przez rezystor RD1. Dziki temu zmiana napicia na kolektorze tranzystora T1 zachodzi szybko, natomiast napicie na rezystorze RD1, zmienia si wolniej, podobnie jak napicie uc w poprzednim ukladzie.
Innym sposobem zmniejszenia czasów narastania jest zastosowanie dodatkowych wtórników separujcych, przez które s adowane kondensatory sprzgajce.
Schemat przerzutnika astabilnego o skróconym czasie narastania impulsów z wtórnikami emiterowymi
Przerzutniki astabilne s take budowane z wykorzystaniem scalonych wzmacniaczy operacyjnych.
Przerywacze prdu staego mog by te realizowane za pomoc przerzutników monostabilnych lub bistabilnych, lecz wymagaj one dodatkowo sygnau wyzwalajcego.
Przerzutniki monostabilne, nazywane te uniwibratorami, maj jeden stan równowagi trwaej. Pozostaj w tym stanie tak dugo, a pojawi si impuls wyzwalajcy. Impuls taki powoduje przejcie ze stanu stabilnego do stanu niestabilnego. Po okrelonym czasie, zalenym od staych czasowych ukadu, uniwibrator powraca do stanu stabilnego.
Schemat uniwibratora tranzystorowego w ukadzie Eccles-Jordana
Najprostszy uniwibrator jest modyfikacj przerzutnika astabilnego. Modyfikacja ta polega na zmianie pocztkowych warunków pracy obu elementów wzmacniajcych, np. przez zastosowanie rónych polaryzacji, powodujcych, przewodzenie jednego tranzystora i nieprzewodzenie drugiego.
W praktyce przerzutniki monostabilne realizuje si w nieco inny sposób, wykorzystujc róne obwody sprzenia zwrotnego.
Przerywacze prdu staego mona budowa nie tylko z wykorzystaniem tranzystorów lecz take i tyrystorów, wzmacniaczy operacyjnych, a take ukadów cyfrowych.
Wyszukiwarka