Усилители мощности. Особенности УМ. Однотактные и двухтактные усилители мощности. Энергетические соотношения УМ

Работа добавлена:



Если Вы нашли нужный Вам реферат или просто понравилась коллекция рефератов напишите о Нас в любой соц сети с помощью кнопок ниже





Усилители мощности. Особенности УМ. Однотактные и двухтактные усилители мощности. Энергетические соотношения УМ на http://mirrorref.ru

Билет №3

Вопрос№1. Усилители мощности. Особенности УМ. Однотактные и двухтактные усилители мощности. Энергетические соотношения УМ.

Усилители мощности (УМ)

Каскады усиления мощности обычно являются выходными каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены для получения в нагрузке требуемой мощности. В связи с указанным энергетические показатели этих каскадов являются весьма существенными.

Усилители мощности – это усилители, которые работают на низкоомную нагрузку. Требование – RH≈RВЫХ.УСИЛ

ОЭ, ОБ - RВЫХ≈кОМ

ОК- RВЫХ≈10÷100ОМ

Необходимо согласование для этого используют понижающий трансформатор.

- сопротивление

нагрузки, прииведенное к первичной цепи

Однотактный УМ

Расчет n и R’H выполняется графическим способом.

Недостаток низкий КПД<20÷30%

Двухтактный УМ

ТР1- входной трансформатор

ТР2-выходной трансформатор

При приходе положительной полуволны VT1 открывается и течет ток IK1, при приходе отрицательной полуволны открывается VT2 и течет

IK2. В нагрузке протекает ток в каждый полупериод UВХ (Класс В). Высокий КПД ≈80% Недостаток: есть нелинейные искажения (Класс В) , наличие трансформаторов.

Бестрансформаторные двухтактные УМ

ДваVT – комплиментарнаая пара (свойства одинаковы, проводимость разная)

Высокий КПД

Недостаток: нужны 2 источника питания.

Работа схемы: при приходе положительной полуволны открывается VT1, течет ток Iк1 по цепи +ЕП→VT1→RH→-EП при приходе отрицательной полуволны открывается VT2, течет Iк2

IH=Iк1+Iк2

Двухтактный УМ на составных VT

VT1÷VT4 –два плеча выходного каска- да. VT1,VT3 –верхнее плечо VT2, VT4 – нижнее плечо Делитель напряжения: R1-VD1-VD2-R2 Задает Класс А-В – прямое падение на диодах VD1,VD2 обеспечивает не- большое UСМЕЩ для VT1,VT2

Rэ – обеспечивает минимальный тепловой ток покоя

Rо – обеспечивает высокую симметрию плеч (очень малы - Омы) , ограничивают

I вых, защита от к.з. слабая

Вопрос№2.Термоэлектрический датчик температуры, конструкция, принцип действия, материалы.

Термоэлектрические датчики

Существует большое количество различных датчиков температуры. Однако удобно любой сигнал перевести в сигнал электрический, поэтому особо широко распространены датчики термоэлектрического типа.

Термометры сопротивления широко применяются для измерения температуры в интервале от –260 до 750 ° С. В отдельных случаях они могут быть использованы для измерения температур до 1000 ° С.

Действие термометров сопротивления основано на свойстве вещества изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры.

Известно, что подавляющее большинство металлов имеет положительный температурный коэффициент электрического сопротивления. Это связано с тем, что число носителей тока – электронов проводимости – в металлах очень велико и не зависит от температуры. Электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры в связи с возрастающим рассеянием электронов на неоднородностях кристаллической решетки, обусловленным увеличением тепловых колебаний ионов около своих положений равновесия. В полупроводниках наблюдается иная картина – число электронов проводимости резко возрастает с увеличением температуры. Поэтому электрическое сопротивление типичных полупроводников столь же резко (обычно по экспоненциальному закону) уменьшается при их нагревании. При этом температурный коэффициент электрического сопротивления полупроводников на порядок выше, чем у чистых металлов.

Термометры сопротивления из чистых металлов, получившие наибольшее распространение, изготовляют обычно в виде обмотки из тонкой проволоки на специальном каркасе из изоляционного материала. Эту обмотку принято называть чувствительным элементом термометра сопротивления. В целях предохранения от возможных механических повреждений и воздействия среды, температура которой измеряется термометром, чувствительный элемент его заключают в специальную защитную гильзу.

При измерении температуры термометр сопротивления погружают в среду, температуру которой необходимо определить. Зная зависимость сопротивления термометра от температуры, можно по изменению сопротивления термометра судить о температуре среды, в которой он находится.

К числу достоинств металлических термометров сопротивления следует отнести:

  • высокую степень точности измерения температуры;
  • возможность выпуска измерительных приборов к ним со стандартной градуировкой шкалы практически на любой температурный интервал; возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких взаимозаменяемых термометров сопротивления через переключатель к одному измерительному прибору;
  • возможность использования их с информационно-вычислительными машинами.

К недостаткам термометров сопротивления относится потребность в постоянном источнике тока.

Полупроводниковые термометры сопротивления могут быть использованы для измерения температуры от 1,3 до 400 К. В практике технологического контроля они, по сравнению с металлическими, находят меньшее применение, так как требуют индивидуальной градуировки.

В качестве вторичных приборов, работающих с термометрами сопротивления, применяютсяуравновешенные инеуравновешенныеизмерительныемосты имагнитоэлектрическиелогометры.

Из числа чистых металлов наиболее пригодными для изготовление термометров сопротивления являютсяплатина (Pt) имедь (Cu). К материалу металлического термометра сопротивления предъявляются следующие требования:

  1. Химическая инертность.
  2. Постоянство физических свойств в интервале измеряемых температур.
  3. Линейность зависимости сопротивления от температуры.
  4. Высокая чувствительность
  5. Достаточно большое значение температурного коэффициента сопротивления

Статическая характеристика металлических термометров сопротивления может быть записана в виде формулы:

,

где a - температурный коэффициент сопротивления, Ом/°C;

R0 – сопротивление термометра при температуре t0, Ом;

R – сопротивление термометра при температуре t, Ом.

Для меди и платины температурный коэффициент сопротивления соответственно равен:

aCu = 4,2810-3, 1/°C;

aPt = 3,9× 10-3, 1/°C;

Термометр сопротивления

Термометр сопротивления,прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с температурой (на увеличении сопротивления R с повышением температуры Т у металлов и обратная зависимость R от Т у полупроводников).

Широкое распространение получили Т. с. из чистых металлов, особенно платины

(температурный коэффициент сопротивления град-1) и меди ( = 0,0044 град-1), которые конструктивно представляют собой металлическую проволоку или ленту, намотанную на жёсткий каркас (из кварца, фарфора, слюды), заключённый в защитную оболочку (из металла, кварца, фарфора, стекла) с головкой, через которую проходят 2, 3 или 4 (наиболее точные Т. с.) вывода, соединяющиет.с. с измерительным прибором (рис.). Платиновые Т. с. применяют для измерения температур в пределах от -263 до 1064 °С, медные – от -50 до 180 °С. Материал и конструкцият.с. должны обеспечивать его чувствительность и стабильность, достаточные для требуемой точности измерений в заданном диапазоне температур при определённых условиях применения (вибрации, агрессивные среды и др.). Точность измерений температуры зависит также от точности прибора, которым измеряют сопротивление.Т.с. технического применения работают в комплекте с мостами измерительными, потенциометрами, логометрами (показывающими и самопишущими), шкалы которых градуированы непосредственно в °С в соответствии с таблицами зависимости R от Т для данного типат.с. При помощи высокоточных платиновыхт.с. воспроизводится Международная практическая температурная шкала, проводятся точные измерения температуры и градуировка др. термометров в диапазоне 14—900 К.

В качестве лаборат. иногда применяют индиевыет.с. (4-300 К) и бронзовыет. с. (1-4 К).

Т.с. из полупроводников (композиционный углерод, легированный германий и др.) широко применяются для измерения низких температур (0,1—100 К) благодаря их высокой чувствительности.Т.с. этого вида представляют собой полупроводниковые пластинки (плёнки) различных габаритов и формы с приваренными металлическими выводами, помещаемые часто в защитную оболочку. В диапазоне температур 4,2-13,8 К применяют как особо точные германиевыет.с. При температурах выше 100 К применение полупроводниковыхт.с. ограничено (сказываются их нестабильность и разброс индивидуальных характеристик)

Общий вид платинового термометра сопротивления (а) и его чувствительный элемент (б): 1 – стальной чехол; 2 – чувствительный элемент; 3 – штуцер для установки термометра; 4 – головка для присоединения термометра к электроизмерительному прибору; 5 – слюдяной каркас; 6 – бифилярная обмотка платиновой проволоки; 7 – серебряная лента; 8 – слюдяная накладка; 9 – серебряные выводы.

Полупроводниковые терморезисторы

Чувствительный элемент полупроводникового терморезистора –термистора –изготавливается из окислов различных металлов: меди, кобальта, магния, марганца и др. Размолотые в мелкий порошок компоненты прессуются и спекаются в виде столбика, шарика или шайбы. В надлежащих местах напыляются электроды и подпаиваются выводы из медной проволоки. Для предохранения от атмосферных воздействий чувствительный элемент термистора покрывают защитной краской, помещают в герметизирующий металлический корпус или запаивают в стекло.

С увеличением температуры сопротивление ПТР уменьшается. Их функцию преобразования обычно аппроксимируют выражением

гдеRt – сопротивление ПТР при температуреТв кельвинах;А иВ –постоянные, зависящие от материала и технологии, причемА зависит, кроме того, от размеров ПТР и его формы.

ПТР изготавливаются с номинальным сопротивлением (при 20  С) от 1 до 200кОм. В зависимости от типа они могут применяться для измерения температур от -250 до 800  С. Их чувствительность в 6 – 10 раз больше, чем чувствительность металлического терморезистора.

Кроме того, ПТР имеют значительно меньшие массы и размеры. Имеются ПТР, выполненные в виде шариков диаметром от 0,006 до 2,5мм. Теплоемкость таких ПТР на несколько порядков меньше, чем у металлических терморезисторов. Малая теплоемкость обусловливает малую инерционность ПТР. Имеются ПТР с постоянной тепловой инерцией несколько миллисекунд. Недостатком ПТР является нелинейность функции преобразования, большой разброс их параметров, а также старение и некоторая нестабильность характеристик.Втечение первой недели их сопротивление может измениться на1 – 1,5%, а за несколько месяцев еще на 1%. В дальнейшем изменение сопротивления ПТР происходит медленнее, не превышая 0,2% в год.

ПТР обычно включаются в схему неравновесного или автоматического моста. Приборы имеют индивидуальную градуировку, что обусловлено большим разбросом параметров и характеристик преобразователей. Ко вторичному прибору ПТР подсоединяются с помощью двухпроводного кабеля. Погрешность, вызванная изменением параметров кабеля, ничтожна, поскольку сопротивление и чувствительность ПТР много больше сопротивления линии связи и ее чувствительности к изменению температуры.

Конструктивно ПТР могут быть изготовлены самой разнообразной формы.

-60 - +1250С – ММТ – 1 и КМТ – 1 – полупроводниковый стержень покрыт эмалевой краской с контактными колпачками и выводами

Этот тип используется в сухих помещениях.

ММТ-4 и КМТ-4 (-60 - +1250С) – в металлической капсуле и герметизированы. Такой резистор можно опускать в воду.

ПТР применяются для измерения температуры в тех случаях, когда не требуется высокая точность, но нужно измерить температуру малых объектов, обладающих малой теплоемкостью. Широкое применение ПТР находят в различных приборах для температурной коррекции характеристик приборов.

Термопары

Термопара, датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие Т. основано на эффекте Зеебека (см. Термоэлектрические явления). Если контакты (обычно – спаи) проводящих элементов, образующих Т. (их часто называют термоэлектродами), находятся при разных температурах, то в цепи Т. возникает эдс (термоэдс), величина которой однозначно определяется температурой «горячего» и «холодного» контактов и природой материалов, примененных в качестве термоэлектродов.

Т. используются в самых различных диапазонах температур. Так, Т. из золота, легированного железом (2-й термоэлектрод – медь или хромель), перекрывает диапазон 4–270 К, медь – константан 70–800 К, хромель – копель 220–900 К, хромель – алюмель 220–1400 К, платинородий – платина 250–1900 К, вольфрам – рений 300–2800 К. Эдс Т. из металлических проводников обычно лежит в пределах 5–60мв. Точность определения температуры с их помощью составляет, как правило, несколько К, а у некоторых Т. достигает ~0,01 К. Эдс Т. из полупроводников может быть на порядок выше, но такие Т. отличаются существенной нестабильностью.

Т. применяют в устройствах для измерения температуры и в различных автоматизированных системах управления и контроля. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.) Т. образует термоэлектрический термометр. Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов (рис., а), либо в разрыв одного из них (рис., б). При измерении температуры один из спаев осязательно термостатируется (обычно при 273 К). В зависимости от конструкции и назначения различают Т.: погруженные и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, вибротряскоустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные.

Состав сплавов

ХромельNi-90%,Cr-10%

КонстантанCu-54%,Ni-45%,Mn-1%,

Алюмель Ni-95%, Mn-3%, Al-2%, Si-1%.

Схемы включения термопары в измерительную цепь: а – измерительный прибор 1 подключен соединительными проводами 2 к концам термоэлектродов 3 и 4; б – в разрыв термоэлектрода 4; T1, Т2 – температура «горячего» и «холодного» контактов (спаев) термопары.

Вопрос№3. Функциональные системы диагноза. Синтез самопроверяемых схем встроенного контроля. Сторожевой таймер.

Усилители мощности. Особенности УМ. Однотактные и двухтактные усилители мощности. Энергетические соотношения УМ на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Усилители мощности

2. Усилители постоянного тока. Балансные усилители

3. Широкополосные и избирательные усилители. Широкополосныеи избирательные усилители

4. УСИЛИТЕЛИ

5. Операционные усилители

6. Импульсные усилители

7. Усилители высокой частоты

8. Широкополосные и избирательные усилители

9. Дифференциальные и операционные усилители

10. Усилители постоянного тока. Классификация