Что такое выходное напряжение

Выходное напряжение операционного усилителя

Что такое выходное напряжение

При практическом использовании операционного усилителя необходимо учитывать, что различные факторы могут существенно влиять на его выходное напряжение.

Влияние синфазного напряжения на выходное напряжение

Обратимся к схеме (рис. 1.141), в которой имеется только синфазный сигнал uсф(uдиф= 0). Изобразим типичный график зависимости uвых от uсф для операционного усилителя (рис. 1.142).

Если модуль |uсф| сравнительно мал, то синфазный сигнал слабо влияет на напряжение u вых. Иначе его влияние, как следует из графика, может быть очень существенным. Если синфазный сигнал оказывается чрезмерно большим по модулю, то операционный, усилитель может выйти из строя.

Влияние синфазного сигнала при его малых по модулю значениях характеризуют коэффициентом усиления синфазного сигнала Kсф и коэффициентом ослабления синфазного сигнала Kос сф:Kсф= uвых/ uсф Kос сф=K/Kсф Коэффициент K всегда положителен. Коэффициенты Kсф и K ос сф могут быть как положительными, так и отрицательными. Но в справочных данных обычно указывают модули этих коэффициентов.

Модуль коэффициента Kсф обычно близок к единице, поэтому модуль коэффициента Kос сф обычно такого же порядка, что и коэффициент K. Коэффициент Kос сф часто измеряют в децибелах, обозначая его в этом случае через Kос сфдБ:Kос сф дБ= 20 · log | Kос сф|Например, для операционного усилителя типа К140УД1Б при напряжении питания ±12,6 В синфазный сигнал uсф должен лежать в пределах −6 +6 В.

Для этого усилителя коэффициент Kос сфдБ: не меньше 60 дБ. Это означает, что модуль |Kос сф| не меньше 1000.

Влияние входных токов на выходное напряжение

Рассмотрим схему с операционным усилителем, во входной цепи которого включены два резистора (рис. 1.143).

В этой схеме источники входных сигналов отсутствуют, однако входные токи i+и i− для реальных операционных усилителей не равны нулю. Эти токи могут быть в зависимости от типа операционного усилителя и положительными, и отрицательными.

Если во входном каскаде операционного усилителя используются биполярные транзисторы, то токи i+и i− обычно лежат в пределах от десятков наноампер до единиц микроампер, а если используются полевые транзисторы, то они обычно лежат в пределах от долей пикоампер до десятков наноампер.

К примеру, для операционного усилителя типа К140УД1Б токи i+и i− при t = 85° С не превышают 11 мкА (во входном каскаде — биполярные транзисторы), а для усилителя К140УД8А типовое значение этих токов при t = 70°С равно 10 нА (во входном каскаде — полевые транзисторы с p-n-переходом).

Даже если выполняется равенство i+= i−, но сопротивления R + и R− различны, разность падений напряжения на этих сопротивлениях будет воспринята усилителем как дифференциальный сигнал и вызовет появление напряжения на нагрузке.

Поэтому стремятся к тому, чтобы эквивалентные сопротивления цепей, подключенных к инвертирующему и неинвертирующему входам, были одинаковыми. К сожалению, токи i+= i− не всегда одинаковы, и это является еще одной причиной нарушения режима работы операционного усилителя.

Влияние температуры, напряжения питания и времени (старения) на выходное напряжение

Влияние указанных факторов проявляется в том, что под их воздействием изменяется напряжение смещения Uсм. Для приближенной оценки этого влияния можно считать, что напряжение Uсм может изменяться следующим образом:

● на единицы — десятки микровольт при изменении температуры на 1° С;

● на единицы — десятки микровольт при изменении напряжения питания на 1 В;

● на доли — единицы микровольт при увеличении срока службы схемы на 1 месяц.

Источник: https://pue8.ru/silovaya-elektronika/853-vliyanie-razlichnykh-faktorov-na-vykhodnoe-napryazhenie-operatsionnogo-usilitelya.html

Выбор стабилизатора напряжения

Что такое выходное напряжение

Не секрет, что бытовая техника работает от электрического тока. Включая свой компьютер или телевизор в розетку, многие не задумываются о том, что же заставляет их работать. К сожалению, качество электрических сетей очень часто далеко от идеала. А ведь от правильного электроснабжения зависит работоспособность бытовых приборов. Поэтому многие рано или поздно задумываются о стабилизаторе напряжения.

Стабилизатор напряжения – это устройство, предназначенное для поддержания выходного напряжения в определенных (узких) пределах, при сильных изменениях входного напряжения.

Например, при 190В эффективность работы микроволновой печи ниже, чем при 220В. Для того чтобы привести напряжение питания к значениям близким к 220В, и используются стабилизаторы напряжения. Они работаю как при пониженном (220В) входном напряжении.

Внешний вид и габаритные размеры стабилизаторов различны. Вот лишь некоторые из них:

Если вы встали перед выбором стабилизатора напряжения, то попробуем разобраться, какие же они бывают и в чем их различия

Первое на что необходимо обратить внимание – это тип питающей сети. Различают стабилизаторы:

— для однофазных электрических сетей (220В);

— для трехфазных электрических сетей (380В).

В большинстве частных домов и квартир смонтирована однофазная сеть.

Следующим определяющим параметром для выбора служит мощность стабилизатора. Необходимо определить какую технику вы хотите защитить (вы можете подключить к стабилизатору один или несколько потребителей), и определить его (их) мощность. Обычно эта характеристика указана в паспорте устройства или на одной из его стенок.

При этом необходимо учитывать, что такие потребители как холодильники, насосы и т.п. при запуске потребляют мощность в несколько раз большую, чем при работе, и очень часто этот параметр не указан.

Рассчитав мощность потребителей, можно узнать какой мощности потребуется стабилизатор, при этом желательно, чтобы мощность последнего была на 10-15% больше мощности нагрузки.

Мощность стабилизатора можно определить по его модели. В названии указываются числа – 1000, 5000 и т.д. Они означают полную мощность устройства и измеряются в ВА (вольт-ампер), в отличие от привычной нам активной мощности измеряемой в Вт. Величина активной мощности можно найти в инструкции, или на коробке от стабилизатора, так же возможно высчитать ее приблизительную величину умножив мощность в ВА на коэффициент 0,6.

Существует несколько различных видов стабилизаторов напряжения, различающихся схемотехникой

1. Релейные стабилизаторы. Состоят из автотрансформатора с несколькими выводами, реле, и контроллера. Одной из отличительных особенностей данного типа, является ступенчатое изменение выходного напряжения.

В зависимости от напряжения на входе, выводы катушки переключаются с помощью реле, тем самым формируя нужное напряжение на выходе стабилизатора. Чем больше количество выводов у автотрансформатора (и реле соответственно), тем плавне осуществляется регулировка и точнее выходное напряжение.

Достоинства:

·         Низкая цена.

·         Простота обслуживания.

·         Высокий КПД – до 99%.

·         Широкий диапазон стабилизации входного напряжения — от 100 до 290 Вольт.

·         Высокая сопротивляемость перегрузкам – двукратная перегрузочная способность на время до 4 секунд.

Недостатки:

·         Недолговечность – в процессе работы реле, происходит их механический износ, и соответственно постепенное уменьшение ресурса.

·         Вероятность обрыва – существует вероятность отгарания контактов реле.

·         Высокие показатели погрешности — бывают погрешности на выходе вплоть до 15%.

·         Шум при работе – переключение реле происходит с характерным щелчком.

·         Не всегда подходит для ламп накаливания — при точности выходного напряжения более 3% регулировка выходного напряжения будет видна по изменяющейся яркости ламп.

2.Электронные ступенчатые(Симисторные/тиристорные). Аналогичны по устройству релейным аппаратам, с той лишь разницей, в регулировке напряжения вместо реле применяются симисторы/тиристоры.

Достоинства:

·         Бесшумность.

·         Быстродействие – реакция на изменение входного напряжения всего порядка 10мсек.

·         Большой КДП – до 98%.

·         Большой срок службы — это самые долговечный вид стабилизаторов напряжения. При соблюдении условий эксплуатации, прибор может прослужить до 10 лет.

·         Выдерживает большие перегрузки — при 20% — 12 часов, при 100% – 1 минута.

Недостатки:

·         Цена – немного дороже релейных и электромеханических приборов.

·         Не всегда подходит для ламп накаливания — при точности выходного напряжения более 3% регулировка выходного напряжения будет видна по изменяющейся яркости ламп.

3. Электромеханический (сервоприводный) стабилизатор. Характерной особенностью данного типа устройств является плавное регулирование выходного напряжения. Это достигается за счет того, что его регулировка производится электродвигателем с графитовой щеткой.

Преимущества:

·         Плавная регулировка напряжения.

·         Высокая точность регулирования.

·         Не искажает синусоиду выходного тока.

·         Широкий диапазон входного напряжения — от 130 до 260 Вольт.

·         Выдерживает большие перегрузки.

Недостатки:

·         Небольшой срок службы – ввиду наличия движущихся деталей в устройстве стабилизатора, и их физического износа.

·         Ограниченность использования – рабочая температура прибора находится в пределах от -5 до +40°С. Выход за эти пределы приводит к неработоспособности стабилизатора.

·         Шумность – при работе сервопривода создается характерный шум.

·         Низкая скорость реакции на изменение входного напряжения – скорость передвижения щеток в приборе физически ограничена.

4. Стабилизаторы с двойным преобразованием.Принцип работы, и главная отличительная черта таких стабилизаторов – преобразование входного переменного тока в постоянный, с последующим преобразованием в выходной переменный.

Плюсы (+):

·         Надежность – стабильная работа как на минимальных, так и на максимальных нагрузка.

·         Отсутствие помех – близкая к идеальной синусоидальная форма выходного тока.

·         Большой срок службы — до 10-15 лет, в виду отсутствия движущихся частей.

·         Низкий уровень шума.

·         Широкий диапазон входного напряжения — от 120 до 300 В.

·         Высокая скорость реакции на изменение входного напряжения.

Минусы (+):

·         Дороговизна.

·         Низкий КПД — при 100% нагрузке всего около 90%.

5. Стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Вся работа по преобразованию и стабилизации напряжения осуществляется полупроводниковыми компонентами.

Достоинства:

·         Высокая скорость реакции на изменение входного напряжения.

·         Высокая точность корректировки.

·         Плавное включение нагрузки. Стабилизатор данного вида можно применять, в том числе и для сварочного оборудования.

·         Бесшумность.

·         Низкая чувствительность к качеству электропитания.

Недостатки:

·         Модельный ряд достаточно скромен – число моделей таких стабилизаторов гораздо меньше, чем например релейных.

·         Сложность – использование большого числа компонентов снижает надежность устройства.

Перечислим, на какие характеристики стабилизатора стоит обратить внимание при покупке

Диапазон входного напряжения. Определяет минимальное и максимальное значение входного напряжения, при котором стабилизатор выполняет свои функции. Важный показатель, поскольку, если прибор рассчитан на работу от 180В, а напряжение в вашей розетке часто опускается ниже этого значения, стабилизатор просто не будет работать.

Точность стабилизации. Характеризует отклонение выходного напряжения от заявленного в характеристиках.

Перегрузочная способность. Возможность стабилизатора выдерживать кратковременные нагрузки, превышающие его нормативную мощность.

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе.

В случае если мощность нагрузки будет больше мощности стабилизатора на 50-100% в течение большего времени (чем позволяет его перегрузочная способность), или в нагрузке произойдет резкое, ненормативное повышение силы тока (короткое замыкание), то стабилизатор отключается.

Если стабилизатор оснащен функцией повторного включения, он снова включится через определенное время. Если перегрузка на выходе отсутствует, стабилизатор продолжит свою работу. Если же нет, то прибор отключится снова, и включится только после устранения причины перегрузки.

Контроль выходного напряжения. При выходе из строя стабилизатора, и/или увеличении выходного напряжения выше допустимых границ, устройство отключает потребителей, для предотвращения их повреждения.

Возобновление работы после возвращения входного напряжения в рабочие пределы. Как ясно из названия, данная функция позволяет стабилизатору возобновлять свою работу, если напряжение на входе возвращается в рабочий диапазон прибора, после выхода из него (превышения или чрезмерного понижения).

Выбор номинала выходного напряжения. Существуют модели позволяющие устанавливать напряжение на выходе стабилизатора (например, 220/230/240В).

Температурный диапазон работы. Температура в помещении, где будет использоваться стабилизатор, должна соответствовать температурному диапазону работы стабилизатора. В противном случае устройство может выйти из строя, или существенно сократиться срок его службы.

Тип и количество розеток. От количества розеток зависит то количество техники, которое можно подключить к стабилизатору, без использования различных разветвителей (их использование крайне не рекомендуется). Тип розеток, напрямую определяет разъем питания потребителей. При несоответствии типов разъемов стабилизатора и подключаемой техники, потребуется покупка специальных переходников.

Стандартные типы розеток стабилизаторов:

—   CEE 7 (евророзетка) – самый распространенный тип.

—   C13 – наиболее часто встречается в ИБП. На стабилизаторах, в основном, идет совместно с CEE 7. Устройства, оборудованные только розетками С13, слабо распространены.

—   Клеммы – используются на приборах, ориентированных в большей степени на стационарную установку. Клеммы могут находиться как внутри, так и снаружи прибора.

Задержка запуска. Возможность установить время, через которое происходит возобновление подачи питания на выходе устройства. Стабилизаторы без этой функции, возобновляют питание потребителей сразу после установления входного напряжения в рабочих пределах. Задержка запуска полезна в случае таких потребителей как холодильник или насос, поскольку частые отключения – включения негативно влияют на их работоспособность.

Жк дисплей. Используется для вывода информации о работе устройства. Например, о номинале входного или выходного напряжения.

Что же касается ценового позиционирования, то стабилизаторы:

— до 1000ВА, обойдутся вам от 1199 до 3799 рублей, подойдут для подключения телевизора или компьютера в средней конфигурации;

Источник: https://club.dns-shop.ru/blog/t-321-stabilizatoryi-napryajeniya/15477-vyibor-stabilizatora-napryajeniya/

Что такое выходное напряжение?

Что такое выходное напряжение

» Прочее »

Вопрос знатокам: остаётся после падения напряжения на каком-либо элементе (например падение напряжения на резисторе 2 вольта и на «выходе» резистора выходное напряжение 10 Вольт? *????) ???

С уважением, 123 123

Лучшие ответы

Это о чем вопрос? Для стабилизатора, это одно, для усилителя, это другое понятие! Нужна конкретика устройства.

Ну в общем да, если в цепи только один резистор.. . эти понятия применяют не только в таком случае, но и во многих других

Пример. Рот — вход, попа выход. Для унитаза попа — вход. Пипец. Учи физику.

Если цепь замкнута, в соответствии с ее потреблением напряжения перераспределятся по узлам цепи. Правила Кирхгофа.

ответ

Это видео поможет разобраться

Ответы знатоков

Собственно с формулировками согласен: «Вот если представить входную цепь каскада эквивалентным сопротивлением — получится входное сопротивление. А выходную цепь — ЭДС с определенным внутренним сопротивлением — оно и будет выходным. »

Но вот с выводами всё как раз наоборот. Чем больше входное сопротивление каскада, тем меньше он влияет на предыдущий каскад (просто потому что потребляет оттуда меньший ток) . Например операционник: большое входное сопротивление -> низкий входной ток -> минимальное влияние на предыдущий каскад.

Чем меньше выходное сопротивление — тем меньше этот каскад влияет на следующий. I=E/(R+r), здесь I — входной ток следующего каскада, R — входное сопротивление следующего каскада, r — выходное сопротивление рассматриваемого каскада. Очевидно, что чем меньше r — тем меньше ток от него зависит.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое резистивная нагрузка

Отношение входного напряжения ко входному току=входное сопротивление
Отношение выходного напряжения к выходному току в нагрузке=выходное сопротивление

думаю, входное — сопротивление эмитер-базы, а выходное — эмитер-коллектора.
ИМХО

не транзистора, а каскада схемы. Чем меньше входное сопротивление каскада, тем меньше он влияет на предыдущий каскад. Чем больше выходное сопротивление, тем меньше выходной сигнал зависит от следующей цепи (он же ЭДС для следующей цепи становится) .
Вот если представить входную цепь каскада эквивалентным сопротивлением — получится входное сопротивление. А выходную цепь — ЭДС с определенным внутренним сопротивлением — оно и будет выходным.

входное и выходное сопротивление эсть такое как напряжение эсть на половине Рвст 600ом например микрофон тоже 600ом Всё о много сложнее тоже с этого сделать

усиление и наверно обезпечение фазы ты хочешь знать автоматизацию без математики

Закон Ома, чёрт подери. Ток всей цепи I=U/R1+R2,напряжение на резисторе R2 при известном токе Uвых=I*R2.Так сложно что ли?

Uвых=(19В/11.000 Ом) *1000 Ом=1,72 В

19 * 1 / (1+10) = 1,(72) В

смотри формулу делитель напряжения

Источник: https://dom-voprosov.ru/prochee/chto-takoe-vyhodnoe-napryazhenie

Входное и выходное сопротивление

Входное и выходное сопротивление является очень важным в электронике.

Предисловие

Ладно, начнем издалека Как вы знаете, все электронные устройства состоят из блоков. Их еще часто называют каскады, модули, узлы и тд. В нашей статье будем использовать понятие “блок”. Например, источник питания, собранный по этой схеме:

состоит из двух блоков. Я их пометил в красном и зеленом прямоугольниках.

В красном блоке мы получаем постоянное напряжение, а в зеленом блоке мы его стабилизируем. То есть блочная схема будет такой:

Блочная схема – это условное деление. В этом примере мы могли бы даже взять трансформатор, как отдельный блок, который понижает переменное напряжение одного номинала к другому. Как нам удобнее, так и делим на блоки нашу электронную безделушку. Метод “от простого к сложному” полностью работает в нашем мире. На низшем уровне находятся радиоэлементы, на высшем – готовое устройство, например, телевизор.

Ладно, что-то отвлеклись. Как вы поняли, любое устройство состоит из блоков, которые выполняют определенную функцию.

– Ага! Так что же получается? Я могу просто тупо взять готовые блоки и изобрести любое электронное устройство, которое мне придет в голову?

Да! Именно на это нацелена сейчас современная электроника ;-) Микроконтроллеры  и конструкторы, типа Arduino, добавляют еще больше гибкости в творческие начинания молодых изобретателей.

На словах все выходит прекрасно, но всегда есть подводные камни, которые следует изучить, чтобы начать проектировать электронные устройства. Некоторые из этих камушков называются входным и выходным сопротивлением.

Думаю, все помнят, что такое сопротивление и что такое резистор. Резистор хоть и обладает сопротивлением, но это активное сопротивление. Катушка индуктивности и конденсатор будут уже обладать, так называемым, реактивным сопротивлением.

Но что такое входное и выходное сопротивление? Это уже что-то новенькое. Если прислушаться к этим фразам, то входное сопротивление – это сопротивление какого-то входа, а выходное – сопротивление какого-либо выхода. Ну да, все почти так и есть.

И где же нам найти в схеме эти входные и выходные сопротивления?  А вот “прячутся” они в самих блоках радиоэлектронных устройств.

Входное сопротивление

Итак, имеем какой-либо блок. Как принято во всем мире, слева – это вход блока, справа – выход.

Как и полагается, этот блок используется в каком-нибудь радиоэлектронном устройстве и выполняет какую-либо функцию. Значит, на его вход будет подаваться какое-то входное напряжение Uвх от другого блока или от источника питания, а на его выходе появится напряжение Uвых (или не появится, если блок является конечным).

Но раз уж мы подаем напряжение на вход (входное напряжение Uвх), следовательно, у нас этот блок будет кушать какую-то силу тока Iвх.

Теперь самое интересное От чего зависит Iвх ? Вообще, от чего зависит сила тока в цепи? Вспоминаем закон Ома для участка цепи :

Значит, сила тока у нас зависит от напряжения и от сопротивления. Предположим, что напряжение у нас не меняется, следовательно, сила тока в цепи будет зависеть от СОПРОТИВЛЕНИЯ. Но где нам его найти?  А прячется оно в самом каскаде и называется входным сопротивлением.

То есть, разобрав такой блок, внутри него мы можем найти этот резистор? Конечно же нет). Он является своего рода сопротивлением радиоэлементов, соединенных по схеме этого блока. Скажем так, совокупное сопротивление.

Как измерить входное сопротивление

Как мы знаем, на каждый блок подается какой-либо сигнал от предыдущего блока или это может быть даже питание от сети или батареи. Что нам остается сделать?

1)Замерить напряжение Uвх, подаваемое на этот блок

2)Замерить силу тока Iвх, которую потребляет наш блок

3) По закону Ома найти входное сопротивление Rвх.

Если у вас входное сопротивление получается очень большое, чтобы замерить его как можно точнее, используют вот такую схему.

Мы  с вами знаем, что если входное сопротивление у нас большое, то входная сила тока в цепи у нас будет очень маленькая (из закона Ома).

Падение напряжения на резисторе R обозначим, как UR

Из всего этого получаем

Когда мы проводим эти измерения, имейте ввиду, что напряжение на выходе генератора не должно меняться!

Итак, давайте посчитаем, какой же резистор нам необходимо подобрать, чтобы как можно точнее замерять это входное сопротивление. Допустим, что у нас входное сопротивление Rвх=1 МегаОм, а резистор взяли  R=1 КилоОм. Пусть генератор выдает постоянное напряжение U=10 Вольт. В результате, у нас получается цепь с двумя сопротивлениями. Правило делителя напряжения гласит: сумма падений напряжений на всех сопротивлениях в цепи равняется ЭДС генератора.

В результате получается цепь:

 Высчитываем силу тока в цепи в Амперах

Получается, что падение напряжения на сопротивлении R в Вольтах будет:

Грубо говоря 0,01 Вольт. Вряд ли вы сможете точно замерить такое маленькое напряжение на своем китайском мультиметре.

Какой отсюда вывод? Для более точного измерения высокого входного сопротивления надо брать добавочное сопротивление также  очень большого номинала.  В этом случае работает правило шунта: на бОльшем сопротивлении падает бОльшее напряжение, и наоборот, на меньшем сопротивлении падает меньшее напряжение.

Измерение входного сопротивления на практике

Ну все, запарка прошла ;-). Давайте теперь на практике попробуем замерить входное сопротивление какого-либо устройства. Мой взгляд сразу упал на Транзистор-метр. Итак, выставляем на блоке питания рабочее напряжение этого транзистор-метра, то есть 9 Вольт, и во включенном состоянии замеряем потребляемую силу тока. Как замерить силу тока в цепи, читаем в этой статье. По схеме все это будет выглядеть вот так:

А на деле вот так:

Итак, у нас получилось 22,5 миллиАмпер.

Теперь, зная значение потребляемого тока, можно найти по этой формуле входное сопротивление:

Получаем:

Выходное сопротивление

Яркий пример выходного сопротивления – это закон Ома для полной цепи, в котором есть так называемое “внутреннее сопротивление”. Кому лень читать про этот закон, вкратце рассмотрим его здесь.

Что мы имели? У нас был автомобильный аккумулятор, с помощью которого мы поджигали галогенную лампочку. Перед тем, как цеплять лампочку, мы замеряли напряжение на клеммах аккумулятора:

И как только  подсоединяли лампочку, у нас напряжение на аккумуляторе становилось меньше.

Разница напряжения,  то есть 0,3 Вольта (12,09-11,79) у нас падало на так называемом внутреннем сопротивлении r ;-) Оно же и есть ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. Его также называют еще сопротивлением источника или эквивалентным сопротивлением.

У всех аккумуляторов есть это внутреннее сопротивление r, и “цепляется” оно последовательно с источником ЭДС (Е).

Но только ли аккумуляторы и различные батарейки обладают выходным сопротивлением? Не только. Выходным сопротивлением обладают все источники питания. Это может быть блок питания, генератор частоты, либо вообще какой-нибудь усилитель.

В теореме Тевенина (короче, умный мужик такой был)  говорилось, что любую цепь, которая имеет две клеммы и содержит в себе туеву кучу различных источников ЭДС и резисторов разного номинала можно привести тупо к источнику ЭДС с каким-то значением напряжения (Eэквивалентное) и с каким-то внутренним сопротивлением (Rэквивалентное).

Eэкв  – эквивалентный источник ЭДС

Rэкв  – эквивалентное сопротивление

То есть получается, если какой-либо источник напряжения питает нагрузку, значит, в источнике напряжения есть ЭДС и эквивалентное сопротивление, оно же выходное сопротивление.

В режиме холостого хода (то есть, когда к выходным клеммам не подцеплена нагрузка) с помощью мультиметра мы можем замерить ЭДС (E). С замером ЭДС вроде бы понятно, но вот как замерить Rвых ?

В принципе, можно устроить короткое замыкание. То есть замкнуть выходные клеммы толстым медным проводом, по которому у нас будет течь ток короткого замыкания Iкз.

В результате у нас получается замкнутая цепь с одним резистором. Из закона Ома получаем, что

Но есть небольшая загвоздка. Теоретически  – формула верна. Но на практике я бы не рекомендовал использовать этот способ. В этом случае сила тока достигает бешеного значения, да вообще, вся схема ведет себя неадекватно.

Измерение выходного сопротивления на практике

Есть другой, более безопасный способ. Не буду повторяться, просто скопирую со статьи закон Ома для полной цепи, где мы находили внутреннее сопротивление аккумулятора. В той статье, мы к акуму цепляли галогенную лампочку, которая была нагрузкой R. В результате по цепи шел электрический ток. На лампочке и на внутреннем сопротивлении у нас падало напряжение, сумма которых равнялась ЭДС.

Итак, для начала замеряем напряжение на аккумуляторе без лампочки.

Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае E=12,09 Вольт.

Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем резисторе и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем резисторе падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r:

Заключение

Входное и выходное сопротивление каскадов (блоков) в электронике играют очень важную роль. В этом мы убедимся, когда начнем рассматривать статью по согласованию узлов радиоэлектронных схем. Все качественные вольтметры и осциллографы также стараются делать с очень высоким входным сопротивлением, чтобы оно меньше сказывалось на замеряемый сигнал и не гасило его амплитуду.

С выходным сопротивлением все намного интереснее. Когда мы подключаем низкоомную нагрузку, то чем больше внутреннее сопротивление, тем больше напряжение падает на внутреннем сопротивлении. То есть в нагрузку будет отдаваться меньшее напряжение, так как разница осядет на внутреннем резисторе.

Поэтому, качественные источники питания, типа блока питания либо генератора частоты, пытаются делать как можно с меньшим выходным сопротивлением, чтобы напряжение на выходе “не проседало” при подключении низкоомной нагрузки.

Даже если сильно просядет, то мы можем вручную подкорректировать с помощью регулировки выходного напряжения, которые есть в каждом нормальном источнике питания. В некоторых источниках это делается автоматически.

Источник: https://www.RusElectronic.com/vkhodnoe-i-vykhodnoe-soprotivlenie/

Что такое стабилизатор переменного напряжения, зачем он нужен, основные типы

02.09.2019

В данной статье рассмотрим что такое стабилизатор переменного напряжения, случаи его применения, особенности основных типов.

Не будет преувеличением сказать, что применение стабилизаторов сетевого напряжения стало необходимостью для каждого дома. И связано это не только с качеством поставляемой в наши дома и квартиры электроэнергией, но и с появлением сложной бытовой техники с электронным управлением, требовательной к качеству питающего напряжения.

Развитие технологий не обошло стороной и производителей стабилизаторов напряжения. Ведущие бренды уже несколько лет назад начали выпускать устройства нового инверторного типа, использующие схему двойного преобразования напряжения.

Инверторные стабилизаторы, благодаря применению в них микропроцессорных чипов и электронных ключей, превосходят ранние трансформаторные модели по техническим характеристикам, функциональным возможностям и эффективности работы.

Подробнее о достоинствах и недостатках разных типов стабилизаторов читайте в конце статьи.

Что такое стабилизатор переменного напряжения?

Стабилизатор переменного напряжения – это преобразующее устройство, главным назначением которого является защита электроприборов (например, холодильника, телевизора, стиральной, машинки, сплит-системы) от воздействий колебаний и скачков напряжения в питающей сети, способных привести их к поломке и выходу из строя.

Первые стабилизаторы появились в середине прошлого века. Это были устройства электромагнитного типа, работа которых основана на явлении электромагнитной индукции – возникновении электрического тока в замкнутом контуре автотрансформатора.

Они не отличались высокими значениями таких показателей эффективности работы как точность стабилизации напряжения, скорость реагирования на его изменение в сети, КПД, перегрузочная способность.

К тому же, даже маломощные устройства тех времен были громоздкими и тяжёлыми.

Во многих современных автоматических регуляторах напряжения (AVR — Automatic Voltage Regulator) в качестве устройства преобразования до сих пор применяется автотрансформатор. В наиболее продвинутых инверторных устройствах нового поколения используется технология двойного, бестрансформаторного преобразования электроэнергии.

В зависимости от типа напряжения питающей сети, на которую рассчитаны стабилизаторы, существуют однофазные, трехфазные и устройства, имеющие конфигурацию 3:1 («три в один»). Первые применяются только для стабилизации питания однофазных электроприборов. Трехфазные стабилизаторы предназначены для работы в трехфазных сетях для питания оборудования, рассчитанного на 380 В, но при пофазном распределении нагрузки могут быть использованы и для питания однофазных электроприборов.

Отличительной особенностью устройств конфигурации 3:1 является возможность работы в цепях с разным типом напряжения: входное напряжение трехфазное, а на выходе стабилизатора – однофазное. Их применение предпочтительно для подключения однофазных нагрузок большой мощности – это обеспечит равномерность распределения токов потребления по всем трем фазам, исключив возможность возникновения перекоса фаз.

По принципу построения защиты стабилизаторы переменного напряжения могут быть локального типа (для индивидуального подключения отдельных электроприборов) и магистрального типа, рассчитанные на подключение всей имеющейся нагрузки в помещении.

Первые – это, как правило, устройства небольшой мощности для установки по месту расположения электроприбора, подключение к входной сети и нагрузке которых выполняется при помощи штепсельных соединений (вилка-розетка).

В более мощных магистральных стабилизаторах (обычно, это устройства мощностью свыше 4000 ВА) для подключения предусматривается клеммная колодка.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое заземления и зануления

Назначение и функции стабилизаторов сетевого напряжения

Любое электрическое устройство, бытовой электроприбор или оборудование промышленного назначения, рассчитаны на подключение к сети переменного тока со стандартным (номинальным) значением напряжения. Эффективность и безопасность эксплуатации устройства гарантируется производителем при условии его работы в заявленном диапазоне рабочего напряжения.

Многим читателям, наверняка, приходилось сталкиваться с низким качеством электропитания: повышенным или пониженным значением напряжения питающей сети, его нестабильностью, а также искаженной формой сигнала и наличием импульсных (коммутационных) и высокочастотных помех.

Это обусловлено ненадлежащим техническим состоянием сетей, их износом или несоответствием мощности устаревшего на сегодня оборудования систем электроснабжения фактическим объемам потребления электроэнергии.

К сожалению, отклонения напряжения от нормы, нестабильность его значения – нередкие явления не только в сельских или дачных, но и в городских электрических сетях.

Эксплуатация бытовых электроприборов или промышленного электрооборудования в сетях с низким качеством электроэнергии может привести не только к их поломкам с последующим дорогостоящим ремонтом, но и к полному выходу из строя.

Эффективным решением организации качественного электропитания нагрузки в быту и на производстве является применение стабилизаторов напряжения. Основным назначением этих устройств является коррекция и постоянное поддержание требуемого уровня напряжения на выходе как при изменении его значения в питающей электросети, так и при возможном изменении тока нагрузки.

Многие современные стабилизаторы переменного напряжения также имеют ряд дополнительных функций:

  • коррекция формы сигнала напряжения на выходе;
  • защита от перегрева и коротких замыканий в цепи питания нагрузки;
  • защитное отключение устройства при недопустимых значениях напряжения входа (требуемый порог по верхней и нижней границе может быть задана пользователем самостоятельно);
  • подавление ВЧ- и импульсных помех выходным фильтром;
  • возможность задать требуемые значения выходного напряжения, отличные от стандартных;
  • возможность реализации мониторинга параметров и дистанционного управления стабилизатором.

Необходимо также отметить, что коррекция и стабилизация электропитания могут быть востребованы не только в случаях серьезных отклонений напряжения от нормы или при недопустимых колебаниях его значений. В соответствии с действующим в РФ ГОСТом 13109-97, определяющим качество электроэнергии, допустимые отклонения нормального напряжения в сети составляют ±10% от номинального значения. Таким образом, фазное напряжение в диапазоне 198–242 В, согласно данному стандарту, считается нормальным.

Действительно, такое напряжение обеспечит нормальную работу большинства электроприборов. Однако, для питания чувствительной к напряжению техники во избежание сбоев и ошибок в работе рекомендуется использование стабилизаторов.

Так, скажем, для питания современных газовых котлов с электронным управлением установка стабилизатора сетевого напряжения точно не будет лишней.

То же самое можно сказать относительно чувствительных к питанию электроприборов, изготовленных в странах с более жесткими требованиями стандартов качества электроэнергии.

Основные типы стабилизаторов переменного напряжения

В зависимости от принципа работы существуют следующие типы стабилизаторов:

  • феррорезонансные;
  • электромеханические (сервоприводные);
  • релейные;
  • электронные (полупроводниковые);
  • инверторные.

Далее кратко рассмотрены их основные отличия. Для получения более детальной информации рекомендуем ознакомиться со статьей о видах стабилизаторов напряжения

Феррорезонансные. В основе преобразование напряжения лежит явление электромагнитного феррорезонанса – магнитного насыщения ферромагнитных сердечников дросселей. Благодаря статичности и простоте своей конструкции эти устройства отличаются высокими показателями безотказности и долговечности эксплуатации.

Небольшое их распространение в применении в наше время обусловлено такими недостатками как низкий КПД, модифицированность синусоиды на выходе, шум в работе, довольно узкий диапазон рабочих напряжений сети.

Электромеханические. Альтернативное название – сервоприводные, так как в их устройстве имеется сервопривод, обеспечивающий перемещение токосъемных щеток, снимающих вторичное напряжения с витков обмотки автотрансформатора. Наличие вращающихся и движущихся деталей в стабилизаторах представляет определенную уязвимость их конструкции: эксплуатация связана с частым износом деталей, расходных материалов и необходимостью регулярного технического обслуживания.

Имея неплохие технические характеристики и находясь в нижней ценовой категории, устройства востребованы как бюджетное решение задач защиты нетребовательного к питанию оборудования.

Релейные. По принципу преобразования напряжения могут быть отнесены к аналогам сервоприводных устройств. Разница между ними заключается в способе передачи вторичного напряжения с автотрансформатора. Коммутация осуществляется не токосъемными щетками с витков трансформатора, а силовыми реле, установленными на отпайках его обмотки.

Как и электромеханические, релейные устройства относятся к бюджетной категории стабилизаторов. Выигрывая в быстродействии и имея большую износостойкость, они уступают сервоприводным в точности и плавности коррекции напряжения.

Электронные. Отличаются от релейных полным отсутствием механических деталей. Коммутация выходного напряжения осуществляется полупроводниковыми силовыми ключами — тиристорами или симисторами. Главным преимуществом этих более совершенных устройств является высокое быстродействие. К сожалению, ступенчатость коррекции существенно снижает точность стабилизации напряжения.

Инверторные. На сегодняшний день этот тип стабилизаторов по праву считается наиболее «продвинутым». Упрощенно, не вдаваясь в технические подробности работу инверторного стабилизатора можно описать как преобразование выпрямителем переменного напряжение в постоянное с последующим преобразованием в стабилизированное переменное синусоидальное выходное переменное.

Преимуществом стабилизаторов с двойным преобразованием, даже при использовании их в сетях с низким качеством электроэнергии, безусловно, является неизменное качество выходного напряжения как по точности приближения к номинальному значению и стабильности, так и по быстродействию и форме сигнала (идеальная синусоида).

Не будет преувеличением назвать инверторные стабилизаторы универсальными источниками питания для любой, даже особо требовательной к качеству напряжения нагрузки.

Ознакомиться с полным ассортиментом инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль»⁠

Источник: https://www.shtyl.ru/support/articles/stabilizator-peremennogo-napryazheniya/

2.5.Входное и выходное напряжения

Выходноенапряжение ОУ зависит от разностинапряжений на его входах ,где – напряжения на не инвертирующем иинвертирующем входах усилителя. Поэтомудля ОУ справедливо:

,(1.3)

гдеK – коэффициент усиления ОУ без обратнойсвязи (разомкнутого усилителя).Предположим, что (напряжение на входе (+) положительно поотношению к напряжению на входе (–)),тогда выходное напряжение положительно,рис. 1.7,а.

Вслучае если (напряжение на входе (+) отрицательно поотношению к напряжению на входе (–)),выходное напряжение отрицательно, рис.1.7,б.

Общаязависимость представлена на рис. 1.8. Выходноенапряжение линейно зависит отлишь в некотором диапазоне измененияпоследнего (от до )и не может превышать величины UНАС.

Рис.1.8. Амплитудная характеристикаоперационного усилителя

2.6.Два правила, справедливые для идеального оу

Определимзначения и .В соответствии с (1.3) имеем

(1.4)

ВеличинаK чрезвычайно велика; она может достигать200000 единици более. Приняв K=200000, для ОУ,запитанного от источника 12В, на основании (1.4) получим:

,

.

Здесьдопущено, что .Напряжение 60 мкВ очень мало. В типичномизмерительном приборе напряжениянаведенных шумов, сетевых наводок инапряжения от токов утечки могутпревышать 1 мВ (1000 мкВ). В силу этого можнопринять .Последнее позволяет сформулироватьважное правило.

Правило1. Если ОУнаходится в линейном режиме (выходноенапряжение ),разность напряжений между его входамиравна нулю ().

Длятого чтобы ОУ работал в линейном режиме,в схему необходимо ввести отрицательнуюобратную связь (ООС). Образно можносказать, что, будучи охвачен ООСоперационный усилитель сделает все отнего зависящее, чтобы устранить разностьнапряжений между своими входами.

ОУявляется хорошим усилителем напряженияс большим входным сопротивлением. Дляидеального ОУ сопротивления по обоимвходам можно считать равными бесконечности.Отсюда следует второе важное правило.

Правило2. ВходыОУ тока не потребляют.

2.7.Идеальный и реальный оу

Дляидеального ОУ справедливо:

Коэффициентусиления дифференциального сигнала Kбесконечно велик и не зависит от частотысигнала.

Коэффициентусиления синфазного сигнала (напряженияобщего для обоих входов) KСИНФравен нулю.

Сопротивлениепо обоим входам бесконечно велико.

Напряжениесмещения равно нулю.

Скоростьизменения выходного напряжения бесконечновелика.

Дрейф(изменение во времени выходногонапряжения) отсутствует.

Параметрыреального ОУ несколько хуже. Однако вбольшинстве случаев для анализа схемна операционных усилителях можноиспользовать оба правила, справедливыедля идеального ОУ. Этот подход и будетиспользоваться в дальнейшем. Знаниереальных значений параметров конкретногоОУ позволяет оценить погрешность схемыпреобразования сигнала и решить вопросо целесообразности использованияданного ОУв конкретной схеме.

2.8.Параметры и характеристики оу

Параметрыи характеристики ОУ можно условноподразделить на входные, выходные ихарактеристики передачи.

Квходным параметрам относятся: напряжениесмещения; средний входной ток; разностьвходных токов; входные сопротивления;коэффициент ослабления синфазногосигнала (синфазного напряжения); диапазонсинфазных входных напряжений; температурныйдрейф напряжения смещения; температурныедрейфы среднего входного тока и разностивходных токов; напряжение шумов,приведенное к входу; коэффициент влияниянестабильности источника питания нанапряжение смещения.

Напряжениесмещения ЕСМ–дифференциальное входное напряжение,при котором выходное напряжение усилителяравно нулю.

Среднийвходной ток IВХ–среднеарифметическое значение токовобоих входов усилителя, измеренных притаком входном напряжении UВХ,при котором выходное напряжение UВЫХравно 0. Эти токи обусловлены необходимостьюобеспечить нормальный режим работывходного дифференциального каскада набиполярных транзисторах. В случаеиспользования полевых транзисторовэто токи всевозможных утечек. Другимисловами, входные токи – это токи,потребляемые входами ОУ.

Разностьвходных токов ΔIВХ–это разность токов, потребляемых входамиОУ.

Входныесопротивлениявзависимости от характера подаваемогосигнала подразделяются на дифференциальное(для дифференциального сигнала) исинфазное (сопротивление общего вида).

Входноесопротивление для дифференциальногосигнала RВХ.ДИФ–это полное входное сопротивление состороны любого входа, в то время какдругой вход соединен с общим выводом(заземлен).

Входноесопротивление для синфазного сигналаRВХ.СИНФхарактеризуетизменение среднего входного тока приприложении к входам синфазного напряжения.Оно на несколько порядков вышесопротивления для дифференциальногосигнала.

Коэффициентослабления синфазного сигнала КОССИНФопределяетсякак отношение напряжения синфазногосигнала, поданного на оба входа, кдифференциальному входному напряжению,которое обеспечивает на выходе тот жесигнал, что и в случае синфазногонапряжения:

(1.5)

Сучетом (1.5) напряжение на выходе ОУ,появляющееся при одновременной подачедифференциального и синфазного входныхсигналов, равно .

Длякаждого ОУ указывается диапазон измененияUВХ. ДИФи UВХ. СИНФ,превышение предельных значений, которыхможет привести к потере работоспособностиусилителя.

Температурныедрейфы напряжения смещения и входныхтоковхарактеризуютизменения соответствующих параметровс температурой и составляют мкВ/°С инА/°С. Наиболее важно учитывать данныепараметры в прецизионных устройствах,так как компенсация их влияния навыходное напряжение затруднительна.Температурные дрейфы являются основнойпричиной появления температурныхпогрешностей устройств с ОУ.

Коэффициентвлияния нестабильности источникапитания КПотношениеизменения напряжения смещенияΔЕСМк вызвавшему его изменению одного изпитающих напряжений ΔUП.

Кгруппе выходных параметров относятсявыходное сопротивление, напряжение иток выхода.

Коэффициентусиления по напряжению ОУКотношениеизменения выходного напряжения квызвавшему его изменению дифференциальноговходного напряжения при работе усилителяна линейном участке характеристики:

К= ΔUВЫХ/ΔUВХ.(1.6)

Частотаединичного усиления f1это частота, на которой модуль коэффициентаусиления ОУ равен единице.

Скоростьнарастания выходного напряженияэто максимальная скорость изменениявыходного сигнала при максимальномзначении его амплитуды. Скоростьнарастания определяется при подаче навход усилителя импульса напряженияпрямоугольной формы.

Источник: https://studfile.net/preview/7280470/page:4/

Уровни напряжения логических схем «0» и «1» и согласование транзисторно-транзисторной логики ТТЛ и КМОП логики с помощью обратной связи, резисторов, транзистора

 Логические элементы оперируют сигналами двух типов: «высокий логический уровень» (1) и «низкий логический уровень» (0), которые характеризуются различным уровнем напряжения: полное напряжение питания принимается в качестве уровня «логической единицы», а нулевое напряжение — в качестве уровня «логического нуля».

В идеальном случае все сигналы логических элементов существовали бы в виде этих двух предельных уровней напряжения, и никогда бы от них не отклонялись (например, ниже полного напряжения для «высокого уровня», или выше нуля для «низкого уровня».

) Однако в реальности уровни напряжения цифровых сигналов практически никогда не достигают этих идеальных величин.

Вследствие наличия паразитных падений напряжения в схемах на транзисторах, наводок, длины линии передачи сигнала и т.д.. Поэтому для логических схем интерпретируют сигналы как логическую единицу или логический нуль, даже в тех случаях, когда напряжение сигналов лежит в диапазоне между полным напряжением питания и нулём, то есть номинально не соответствует ни тому ни другом показателю.

Номинальное напряжение питания для логических радиоэлементов (микросхем) и номинальное значение логического 0 и логической 1

Элементы ТТЛ работают при номинальном напряжении питания 5 вольт, +/- 0,25 вольт. В идеале, сигнал высокого логического уровня должен быть равен ровно 5,00 В, а сигнал низкого уровня — ровно 0,00 вольт.

Однако в реальных элементах ТТЛ не могут быть обеспечены подобные точные уровни напряжения, поэтому они могут принимать сигналы высокого и низкого уровней даже при значительном отклонении напряжения от идеальных величин. «Приемлемые» напряжения входного сигнала лежат в диапазоне от 0 до 0,8 вольт для низкого логического уровня, и от 2 до 5 вольт для высокого логического уровня.

«Приемлемые» напряжения выходного сигнала (уровни напряжения, гарантируемые производителем элемента в указанных вариантах нагрузки) лежат в диапазоне от 0 до 0,5 вольт для низкого логического уровня, и от 2,7 до 5 вольт для высокого логического уровня.

 Если бы на вход элемента ТТЛ поступил сигнал напряжения в диапазоне от 0,8 до 2 вольт, то мы не получили бы гарантированной реакции схемы. Подобный сигнал будет рассматриваться как неопределённый, и в этом случае ни один производитель не даст гарантии того, к какому логическому уровню отнесёт схема подобный сигнал.

Как вы видите, диапазон допусков по уровням выходного сигнала меньше, чем в случае для входного сигнала. Это необходимо для обеспечения того, что цифровой сигнал, поступающий с выхода одного элемента логики на вход другого элемента, воспринимался бы таковым же, но с учетом условий потери и воздействия на него.

Разница допусков между входным и выходным сигналами называется запасом схемы по помехоустойчивости. Для ТТЛ-схем, запас помехоустойчивости для низкого логического уровня представляет разность между 0,8 В и 0,5 В (т.е. 0,3 В), в то время как запас помехоустойчивости для высокого уровня равен 0,7 В (2,7 В — 2,0 В).

Проще говоря, запас помехоустойчивости есть некий запас на паразитное или шумовое напряжение, которое может быть наложено на исходный сигнал, прежде чем принимающая схема может неверно его проинтерпретировать.

 

Спецификации входных и выходных сигналов схем КМОП логических элементов совершенно отличны от уровней напряжения, используемых для ТТЛ-элементов.

Для КМОП-элементов, работающих при напряжении питания 5 вольт, приемлемые напряжения входного сигнала лежат в диапазоне от 0 до 1,5 вольт для низкого логического уровня, и от 3,5 до 5 вольт для высокого логического уровня.

«Приемлемые» напряжения выходного сигнала (уровни напряжения, гарантируемые производителем элемента при указанном варианте нагрузки) лежат в диапазоне от 0 до 0,05 вольт для низкого логического уровня, и от 4,95 до 5 вольт для высокого логического уровня.

 Представленные значения дают понять, что запас помехоустойчивости КМОП логических элементов гораздо больше аналогичного показателя ТТЛ-элементов: 1,45 вольт как для логического нуля, так и для логической единицы, против максимального запаса в 0,7 В в случае ТТЛ. Другими словами, КМОП-схемы могут выдержать более чем вдвое высокий наложенный шум на входе без ошибок интерпретации сигнала как логического нуля или единицы.

Запас помехоустойчивости КМОП логических схем становится ещё больше при более высоких рабочих напряжениях. В отличие от элементов ТТЛ, напряжение питания которых не превышает 5 вольт, напряжение питания КМОП-схем может достигать 15 (а в некоторых случаях и 18) вольт.

Ниже показаны приемлемые уровни логических нуля и единицы, для выхода и входа КМОП-ИС, работающих при напряжении питания 10 и 15 вольт соответственно:

 Запас помехоустойчивости может быть выше того, что показано на предыдущем рисунке. На рисунке показан худший из возможных вариантов поведения сигнала на основании спецификаций производителя. На практике логическая схема может выдержать сигналы высокого логического уровня со значительно меньшим напряжением и сигналы низкого логического уровня с гораздо большим напряжением чем указано.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как измерять сопротивление заземления

И наоборот, исключительно малые показанные запасы помехоустойчивости — гарантирующие выходное состояние сигналов высокого и низкого логических уровней с точностью до 0,05 вольта напряжения питания — практически реальны. Такие «добротные» уровни выходного напряжения будут доступны только при минимальной нагрузке.

При значительном втекающем или вытекающем токе схемы выходное напряжение не будет поддерживаться на этих оптимальных уровнях, что обусловлено наличием внутреннего сопротивления каналов выходных МОП-транзисторов логических элементов.

Помехоустойчивость при единичных (разовых) скачках напряжения, появления помехи (наводки)

В пределах «неопределённого» диапазона для любого входа логического элемента, будет иметься точка разделения актуального сигнала низкого уровня от диапазона действительного входного сигнала высокого уровня.

То есть, где-то между наименьшим напряжением сигнала высокого логического уровня и наибольшим напряжением сигнала низкого логического уровня гарантированного производителем, существует порог напряжения, при котором логическая схема будет менять интерпретацию сигнала с высокого на низкий и наоборот.

В случае большей части логических схем, это напряжение соответствует одной определённой точке:

 При наличии шумового напряжения переменного тока, наложенного на входной сигнал постоянного тока единственная точка, в которой схема переменит интерпретацию логического уровня будет обуславливать ошибочный сигнал на выходе.

 

Подобная проблема характерна также для аналоговых ОУ-компараторов напряжения. В случае одиночной пороговой точки смены логического уровня наличие значительного шума может привести к неверной интерпретации логического уровня на выходе.

 

Эту проблему можно решить путём введения в цепь усилителя положительной обратной связи. В случае операционного усилителя необходимо соединить выход с неинвертирующим входом через резистор. Схемы подобного типа называются триггерами Шмитта. Триггеры Шмитта идентифицируют логический уровень сигнала согласно двум пороговым уровням: при нарастающем напряжении (VT+), и при падающем напряжении (VT-):

 На схемах триггеры Шмитта изображаются с символом «гистерезиса». Гистерезис, вызванный положительной обратной связью в схеме логического элемента, придаёт схеме дополнительную помехоустойчивость.

Триггеры Шмитта часто используются в схемах с высокой вероятностью шума на входе, а также в тех случаях когда ошибочно интерпретированный сигнал на выходе приведёт к некорректной работе системы в целом.Различные требования по уровням напряжения ТТЛ- и КМОП-элементов создают определённые проблемы при использовании в одной схеме элементов двух типов.

Хотя работа КМОП логических элементов может осуществляться при том же напряжении питания 5,00 В, которое необходимо для элементов ТТЛ, выходные уровни напряжения ТТЛ логики несовместимы с входными требованиями по напряжению для КМОП-схем.

Возьмём к примеру ТТЛ-элемент НЕ-И, сигнал с выхода которого подаётся на вход КМОП-инвертора.

Питание обоих элементов составляет 5,00 В (Vcc). Если с выхода элемента ТТЛ приходит сигнал логического нуля (т.е. между 0 и 0,5 В), то он будет верно интерпретирован на входе КМОП-схемы как сигнал низкого логического уровня (т.е. сигнал между 0 и 1,5 В):

 

Однако, если с выхода элемента ТТЛ приходит сигнал логической единицы (т.е. между 5 и 2,7 В), то он может быть неверно интерпретирован на входе КМОП-схемы как сигнал высокого логического уровня (т.е. ожидается сигнал между 5 и 3,5 В):

 

Такое несоответствие может привести к тому, что «правильный» сигнал высокого уровня на выходе ТТЛ- элемента (правильный с точки зрения стандартов ТТЛ) будет лежат в «неопределённом» диапазоне входа КМОП-схемы, и быть неверно воспринят как сигнал логического нуля принимающим элементом. Простым решением этой проблемы может стать повышение сигнала логической единицы элемента ТТЛ с помощью нагрузочного повышающего резистора:

 

Однако потребуется гораздо более серьёзная переделка схемы, если питание КМОП-схемы выше 5 вольт:

 

Проблемы не возникнет в случае логического нуля, однако всё обстоит совершенно иначе в случае сигнала высокого логического уровня с выхода элемента ТТЛ. Диапазон выходного напряжения 2,7-5 В с выхода элемента ТТЛ совершенно не соответствует приемлемому диапазону 7-10 В КМОП логической схемы.

Если мы используем ТТЛ-схемы с открытым коллектором, то нагрузочный резистор, включённый в шину питания Vdd 10 вольт, поднимет сигнал высокого логического уровня до полного напряжения питания КМОП логической схемы.

Поскольку в схеме с открытым коллектором в наличии только втекающий ток, напряжение логической единицы полностью определяется тем напряжением питания, к которому подключён повышающий резистор, что помогает решить проблему несоответствия уровней напряжения.

 Благодаря прекрасным характеристикам выходного напряжения КМОП схем, проблем при подключения ТТЛ элемента к выходу КМОП схемы обычно не возникает. Единственной серьёзной проблемой может стать токовая нагрузка, поскольку КМОП-схема должна обеспечивать втекающий ток на каждый вход элемента ТТЛ в случае логического нуля.

Если КМОП-схема питается от источника напряжения выше 5 вольт (Vcc), то возникнет проблема. Напряжение логической единицы КМОП-схемы выше 5 вольт не будет находиться в диапазоне допустимых входные параметров элемента ТТЛ.

Решением этой проблемы может стать инвертор с «открытым коллектором» на дискретном NPN-транзисторе, используемом для соединения двух логических схем:

 

Повышающий резистор Rpullup используется опционально, поскольку входы элементов ТТЛ принимают высокий логический уровень, когда находятся в плавающем состоянии, что и произойдёт, когда выход КМОП-схемы будет низким, а транзистор будет находиться в состоянии отсечки.

Конечно, важным последствием такого решения является логическая инверсия, создаваемая транзистором: когда на выходе КМОП-схемы будет сигнал логического нуля, элемент ТТЛ будет «видеть» логическую единицу и наоборот.

Однако, если принимать эту инверсию во внимание, то корректная работа схемы не будет нарушена.

Источник: http://xn-----7kcglddctzgerobebivoffrddel5x.xn--p1ai/kommunikatsii/elektronika/778-urovni-napryazheniya-logicheskikh-skhem-0-i-1-i-soglasovanie-tranzistornoj-i-kmop-logiki-s-pomoshchyu-obratnoj-svyazi-rezistorov-tranzistora

Что такое стабилизатор напряжения

Что такое стабилизатор напряжения (СН), и для чего он нужен, интересует многих людей, несведущих в такой области, как радиотехника. Стабилизатор это такое устройство, которое выравнивает напряжение входного тока и удерживает его в заданных пределах на выходе.

Для чего нужен стабилизатор напряжения

В современном мире появилось множество электронных устройств, чувствительных к колебаниям характеристик источника тока. При скачке напряжения в электросети компьютеры, различная радиотехника, бытовые электроприборы могут существенно пострадать и даже прийти в полную негодность. Тут становится понятно, для чего нужен стабилизатор напряжения.

Кому не нужен данный прибор

Какой стабилизатор напряжения лучше

В крупных городах электроснабжение жилых домов, административных зданий и различных учреждений осуществляется током напряжением 220/230 в. Сетевой ток практически не испытывает скачков напряжения.

В таких условиях поставки энергии потребители электросети не нуждаются в стабилизации напряжения. Максимальный перепад в розетке может составлять ± 10 в. Большинству приборов такие отклонения нестрашны. Высокоорганизованная электротехника оснащена своими внутренними стабилизаторами напряжения.

Кому нужен обязательно

Какой стабилизатор напряжения выбрать

В отличие от крупных городов и мегаполисов, энергоснабжение в сельской местности, на дачах и небольших городках страдает низким качеством тока. Перепады напряжения в сети могут достигать больших величин. Особенно опасен верхний порог превышения стандартного уровня. Техника, запитанная от местной электросети, может не выдержать и просто сгореть.

Чтобы защитить бытовые электроустройства и электронную аппаратуру, обязательно используют стабилизаторы. Устройства индивидуального пользования подсоединяют к каждому потребителю тока. В то же время существует стабилизационное оборудование, которое может фиксировать напряжение выходного тока на требуемом уровне сразу во всём доме. Вот для чего нужны стабилизаторы напряжения.

Выгода использования стабилизатора

Использование стабилизаторов напряжения обеспечивает безопасное состояние всех работающих приборов в любом помещении. Барьер на пути искажений характеристик тока значительно продлевает срок службы электрооборудования.

Все виды преобразователей напряжения

Выгоду использования СН можно почувствовать от бесперебойной работы водонагревательного котла, тёплых полов, отсутствия «зависания» компьютеров, долгой эксплуатации осветительных приборов. Охранные системы очень чувствительны к резким скачкам напряжения питающей сети.

Принцип работы стабилизаторов напряжения заложен в микросхемах высокоточных электронных приборов. Именно СН обеспечивают точную работу компьютерной техники, безопасное функционирование всех составляющих деталей печатных плат.

Важно! Особенно ощутимо понимается выгода применения стабилизатора, когда ломается дорогая TV консоль или не менее ценный компьютер. При частых перепадах напряжения применение СН становится просто необходимостью.

Разновидности стабилизаторов

Из всей палитры разнообразных конструкций СН можно выделить следующие приборы.

Линейный стабилизатор

Устройство есть не что иное, как делитель напряжения. СН – это микросхема с тремя выводами. Две боковые клеммы предназначены для входного/выходного тока, средний контакт служит для заземления. Регуляция напряжения происходит путём изменения величины сопротивления одного из плеч делителя. Величина сопротивления выдерживается на постоянно заданном уровне напряжения на выходе микросхемы.

Надо отметить! При большом соотношении входных и выходных напряжений КПД устройств довольно низок. Из-за этого большая часть мощности входного тока рассеивается в виде тепла. Поэтому микросхему помещают на радиатор, который будет поглощать и рассеивать излишнюю тепловую энергию.

Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне

Один из типов линейных СН – это регулирующее устройство, включённое параллельно нагрузке. В этой схеме применяют полупроводниковый стабилитрон.

Обратите внимание! Стабилитрон (диод Зенера) функционирует по принципу обратного смещения в режиме пробоя. Ток, проходящий через радиодеталь, резко увеличивается, дифференциальное сопротивление резко падает. Из-за этого во время пробоя напряжение в стабилитроне выдерживается на одном уровне с высокой точностью.

Стабилитроны с интегральной структурой ценятся, как самые стабильные и точные поставщики опорного напряжения. СН с высокой дифференциальной величиной сопротивления применяют на участке ВАХ (вольт-амперная характеристика) в диапазоне рабочих токов.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе

Как работает компенсационный стабилизатор, можно понять из схемы ниже.

Входное напряжение стабилитрона Uz равно показателю базы транзистора. Напряжение на выходе Uout будет означает разницу:

Uout = Uz – Ube,

где Ube – напряжение между эмиттером и базой.

В устройстве отсутствует контур авторегулирования. Схема последовательного стабилизатора повторяет параллельный параметрический СН, только подсоединённый к входу повторителя эмиттера. Такие радиодетали используют в платах с низкими токами нагрузки, измеряемыми в единицах мкА.

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

Выходной показатель напряжения в таких стабилизаторах соразмеряется с величиной опорного напряжения. Их разница обрабатывается операционным усилителем рассогласования.

Несмотря на давность использования такого вида стабилизаторов (около 50 лет), эксплуатация их до сих пор актуальна. Примером может служить СН в интегральном виде – микросхема КР142ЕН22А.

Последовательный СН КР142ЕН22А

Импульсный стабилизатор

Внешняя энергия попадает серией коротких импульсов в накопитель (дроссель или конденсатор). Накопленная энергия затем подаётся в нагрузку. Применение накопителя даёт возможность влиять на величину выходного напряжения по отношению к входному показателю.

Импульсный СН отличается от линейного аналога более высоким КПД. Также он может быть как понижающим, так и повышающим стабилизатором.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие устройства разделяют на две группы.

Феррорезонансные стабилизаторы

ФС применялись в основном для ламповых телевизоров прошлого века. Конструкция приборов строилась на базе двух дросселей. Один был с ненасыщаемым сердечником, вторая катушка выступала в роли конденсатора.

Определённый подбор характеристик катушек (дросселей) позволяет стабилизировать напряжение при резких изменениях входного показателя. Недостатком феррорезонансного стабилизатора считается высокая чувствительность к колебаниям частоты напряжения сетевого тока.

Современные стабилизаторы

Радиотехническая промышленность выпускает несколько типов стабилизаторов:

  • электромеханические (автотрансформаторы);
  • феррорезонансные;
  • электродинамические;
  • электронные.

Электронные СН, в свою очередь, подразделяются на ступенчатые симисторные, тиристорные, релейные, а также плавные компенсационные и комбинированные.

Дополнительная информация. Различные модели СН предназначены как для однофазной сети (220 в), так и для трёхфазного тока (400 в). Их мощность варьируется от нескольких ватт до мегаватт.

Какой стабилизатор выбрать

Выбор СН зависит от сферы его применения. Это может быть бытовой прибор, питающийся от обычной электросети однофазного тока. В печатных платах используют стабилизационные микросхемы, работающие на слабых токах. Промышленные предприятия устанавливают стабилизаторы для бесперебойной работы мощного трёхфазного электрооборудования.

Что такое байпас

Многих людей интересует вопрос: байпас в стабилизаторе что это такое? Байпасом называют оперативный переключатель режима работы прибора. Он может быть ручным и автоматическим, внешним и внутренним. В его функциональные «обязанности» входит не допускать перегрузку мощности СН, реагировать на запылённость окружающей атмосферы, выбирать щадящий режим работы при резком снижении входного напряжения. Всё это способствует безопасной работе стабилизатора и запитанных от него потребителей.

При выборе СН опираются на его технические характеристики. Не последнюю роль играет ценовой фактор. Купить требуемый прибор или устройство можно, не выходя из помещения, в интернет магазине.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/chto-takoe-stabilizator-napryazheniya.html

Что такое импульсное напряжение — Советы электрика

Многие процессы которые происходят у нас дома, мы даже не предполагаем о том, что это произошло по причине перенапряжения. У нас сгорел телевизор филипс, а мы грешим на фирму производителя, что нужно было покупать самсунг. А почему сгорел – даже не задумываемся.

Что такое импульсное перенапряжение?

Перенапряжением называется кратковременное увеличение напряжения в точке электросети сверх допустимого значения. После этого скачка, напряжение в сети восстанавливается до первоначального значения. Степень искажения напряжения при этом характеризуется показателем импульсного напряжения.

К примеру, у нас в квартиру поступает синусоидальное напряжение 220 В. В электросети могут возникнуть импульсные перенапряжения (причину их возникновения мы рассмотрим чуть позже), это когда возникает бросок перенапряжения, длительностью несколько миллисекунд но амплитуда (максимальное значение) может достигать до 10 тис.В.

Чем опасно импульсное перенапряжение для бытовых электроприборов?

Изоляция любого электроприбора рассчитана на определенный уровень напряжения. Как правило электроприборы напряжением 220 – 380 В рассчитаны на импульс перенапряжения около 1000 В. А если в сети возникают перенапряжения с импульсом 3000 В? В этом случае происходит пробои изоляции. Возникает искра – ионизированный промежуток воздуха, по которому протекает электрический ток. В следствии этого – электрическая дуга, короткое замыкание и пожар.

Заметьте, что прибой изоляции может возникнуть, даже если у вас все приборы отключены от розеток. Под напряжением в доме все равно останутся электропроводка, распределительные коробки, те же розетки. Эти элементы сети также не защищены от импульсного перенапряжения.

Причины возникновения импульсного перенапряжения

Одна из причин возникновения импульсных перенапряжения это грозовые разряды (удар молнии). Коммутационные перенапряжения которые возникают в результате включения/отключения потребителей с большой нагрузкой. При перекосе фаз в результате короткого замыкания в сети.

Защита дома от импульсных перенапряжений

Избавиться от импульсных перенапряжений — невозможно, но для того чтобы предотвратить пробой изоляции существуют устройства, которые снижают величину импульсного перенапряжения до безопасной величины.

Такими устройствами защиты являются УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Существует частичная и полная защита устройствами УЗИП.

Частичная защита подразумевает защиту непосредственно от пробоя изоляции (возникновения пожара), в этом случае достаточно установить один прибор УЗИП на вводе электрощитка (защита грубого уровня).

При полной защите УЗИП устанавливается не только на вводе, но и возле каждого потребителя домашней электросети (телевизора, компьютера, холодильника и т.д.) Такой способ установки УЗИП дает более надежную защиту электрооборудованию.

Источник: https://ns-sts.ru/bazovye-znaniya/chto-takoe-impulsnoe-napryazhenie.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Как подключить блок питания для светодиодной ленты

Закрыть