Главная
Коллекция "Revolution"
Физика и энергетика
Принципы и схемы обеспечения заданного положения рабочей точки транзисторов
Принципы и схемы обеспечения заданного положения рабочей точки транзисторов
Понятие рабочей точки. Критерии выбора положения исходной рабочей точки. Нагрузочная характеристика усилительного каскада. Способы установки исходной рабочей точки. Обеспечение устойчивости рабочей точки при влиянии внешних дестабилизирующих факторов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.04.2015 |
| Размер файла | 3,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Принципы и схемы обеспечения заданного положения рабочей точки транзисторов
1. Понятие рабочей точки
Анализ работы любого усилительного устройства удобно начинать с изучения его вольт-амперных характеристик. Основной характеристикой, используемой при таком анализе, является выходная характеристика, представляющая собой зависимость выходного тока от выходного напряжения:
На рис. 3.1 приведено семейство выходных характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ. В них в качестве выходного тока выступает ток коллектора Iк, а в качестве выходного напряжения -- напряжение между коллектором и эмиттером . Заметим, что приблизительно так же будут выглядеть и выходные характеристики при включении с ОБ и ОК (рис. 3.12,6), а также выходные характеристики схем с полевыми транзисторами. Разница будет лишь в названиях электродов транзистора, выступающих в качестве выходных.
Очевидно, что при работе усилительного прибора величины входного напряжения и тока не остаются неизменными, а претерпевают некоторые колебания по закону изменения усиливаемого сигнала в определенном, задаваемом внешними цепями, диапазоне значений. При этом в каждый момент времени на семействе выходных характеристик можно указать единственную точку, соответствующую текущему состоянию усилительного прибора.
Если рассмотреть и другие характеристики усилителя (характеристики управления, входные характеристики, характеристики передачи), то окажется, что и на них эта точка всегда однозначно определена, если известны токи и напряжения на входных и выходных электродах.
Точка на плоскости выходных (или других) характеристик усилительного прибора, связывающая текущие значения напряжений и токов в нем, называется рабочей точкой. Заметим, что даже при отсутствии входного полезного сигнала усилительный каскад продолжает находиться в некотором вполне конкретном состоянии, которому соответствует некоторая вполне конкретная рабочая точка, ее обычно называют исходной рабочей точкой или рабочей точкой по постоянному току, если речь идет о транзисторном усилителе, предназначенном для усиления малых по амплитуде переменных токов и напряжений.
В дальнейшем все постоянные составляющие токов и напряжений на электродах усилительного прибора будем отмечать дополнительным индексом "0", а их переменные составляющие -- дополнительным индексом "-" в соответствии с описанными в разделе 2.3 правилами. Т.е., например, значение коллекторного тока транзистора, соответствующее исходной рабочей точке (рабочей точке по постоянному току), будет обозначаться , при этом полный ток коллектора в каждый момент времени будет равен
,
где в случае гармонического входного воздействия
Взаимосвязь изменений выходного тока и напряжения и изменений входного сигнала должна быть не только причинно-следственной, но и по возможности линейной. Только при линейной (пропорциональной) функциональной зависимости возможно неискаженное воспроизведение усиливаемого сигнала на выходе каскада при работе на линейную резистивную нагрузку. Косвенным признаком возможности неискажающей работы усилительного прибора является эквидистантность (равномерная плотность) графиков выходных характеристик, представленных на рис. 3.1. Очевидно, что условие эквидистантности выполняется лишь в ограниченной области значений токов и напряжений. Область выходных характеристик усилительного прибора, где указанное условие выполняется с приемлемой для практики точностью, называется усилительной областью (областью линейного усиления). На выходных характеристиках биполярных транзисторов (рис. 3.1) эта область ограничивается с одной стороны так называемой линией насыщения (переход за эту линию означает переход транзистора в режим насыщения), а с другой -- линией отсечки (переход в режим отсечки). При выходе рабочей точки транзистора за указанные пределы не только нарушается пропорциональная зависимость изменений выходного сигнала от изменений входного сигнала, но вообще прекращается управляющее воздействие входного сигнала на выходной ток и напряжение, т.е. транзистор полностью теряет усилительную функцию. Считается, что транзистор работает в усилительном режиме (класс усиления А), если в процессе усиления рабочая точка не соприкасается с линиями насыщения и отсечки.
Напряжения и токи, а также внешние по отношению к усилительному прибору электрические цепи, обеспечивающие заданное положение рабочей точки по постоянному току, называются соответственно напряжениями, токами и цепями смещения. Напряжения и токи смещения также часто называют начальными.
2. Критерии выбора положения исходной рабочей точки
Выбор конкретного положения исходной рабочей точки транзисторного каскада усиления и расчет параметров соответствующих внешних цепей смещения должен учитывать множество факторов. К ним относятся: требуемая линейность усиления, потребляемая мощность, условия эксплуатации и, конечно, сам способ включения транзистора в каскад. В условиях усиления слабых сигналов, т.е. когда амплитуда переменной составляющей входного тока и напряжения оказывается существенно меньше действующих на входе каскада постоянных напряжений и токов смещения, рабочую точку выбирают главным образом как результат компромисса между возможностью получения хороших усилительных свойств, с одной стороны, и малых значений тока и мощности потребления, а также высокой стабильности и определенности режима работы каскада на постоянном токе, с другой стороны. Область возможных значений выходного тока и напряжения ограничена необходимостью выполнения ряда условий, вытекающих из требования обеспечения надежной и безопасной работы усилительного прибора в схеме. В качестве параметров, определяющих эти ограничения, выступают паспортные данные на транзистор о предельно допустимых значениях токов и напряжений на его электродах, а также допустимой тепловой мощности рассеяния в выходной цепи.
В высокочастотных усилителях входных трактов радиоприемной аппаратуры важнейшим параметром, определяющим положение рабочей точки, является коэффициент шума транзисторного каскада. Дело в том, что в таких усилителях для обеспечения их высокой чувствительности обычно всеми возможными способами стремятся снизить собственный коэффициент шума. Поэтому и рабочая точка выбирается соответствующим образом.
В многокаскадных усилителях возможный размах колебаний напряжения и тока на входе каждого последующего каскада постепенно повышается. Таким образом, если мы хотим обеспечить высокую линейность усиления, требуется гарантировать соответствие динамического диапазона (динамического диапазона по интермодуляции) каждого каскада возможному диапазону колебаний мощности сигнала на входе этого каскада. Расширять динамический диапазон транзисторного каскада можно путем постепенного смещения рабочей точки в область больших токов и напряжений (при этом будет снижаться КПД и повышаться общее энергопотребление). Однако, как следует из рис. 3.1, данный метод имеет свои пределы. Либо начнется перегрев транзистора, либо нарушится линейность усиления. Выходом из положения является переход к использованию более мощного транзистора, что позволяет получить требуемые параметры без изменения схемы усилительного звена.
3. Нагрузочная характеристика усилительного каскада
В процессе воздействия сигналов на входные электроды усилительного прибора значения токов и напряжений в каскаде изменяются, а рабочая точка занимает различные положения. Линия на плоскости выходных характеристик, по которой движется рабочая точка в процессе воздействия сигналов на вход усилителя, называется нагрузочной линией или нагрузочной характеристикой. При чисто резистивном характере нагрузки в области линейного усиления нагрузочная характеристика имеет вид прямой, совпадающей с вольтамперной характеристикой сопротивления нагрузки RН (рис. 3.2).
На рис. 3.2 показаны графики изменения всех токов и напряжений транзистора в схеме с ОЭ при гармоническом входном сигнале, построенные по статическим характеристикам транзистора (т.н. графоаналитический расчет транзисторного каскада усиления).
Рис. 3.2. Графический анализ токов и напряжений в усилительном каскаде по схеме с ОЭ, нагрузочная характеристика транзисторного усилительного каскада при комплексной нагрузке, например при резистивно-емкостном ее характере, между сигнальными изменениями тока и напряжения наблюдаются фазовые сдвиги, в результате чего рабочая точка в процессе усиления сигналов перемещается на плоскости выходных характеристик транзистора не по линии, а по контуру, называемому траекторией движения рабочей точки.
Конфигурация этой траектории зависит от формы сигнала, его интенсивности и скорости изменения во времени, а также от степени отклонения характера нагрузки от резистивной.
В общем случае при комплексной нагрузке рабочая точка может существенно отклоняться от резистивной нагрузочной характеристики, что в ряде случаев приводит к ее выходу за пределы области безопасной работы транзистора и перегрузке выходной цепи по току (при емкостном характере нагрузки) или напряжению (при индуктивном). В целях предотвращения выхода из строя транзисторов в цепь нагрузки часто включают специальные элементы защиты, такие как диоды, стабилитроны, варисторы.
4. Простейшие способы установки исходной рабочей точки
Выше говорилось, что задание положения исходной рабочей точки транзистора по постоянному току осуществляется внешними цепями смещения. Такие цепи могут иметь различную конфигурацию, зависящую от нескольких факторов: типа транзистора, схемы включения, необходимости обеспечения устойчивости к температурным воздействиям и независимости от параметров конкретного транзистора.
Как известно, существует три варианта включения биполярных транзисторов в усилительные электрические цепи: схема с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ), с общим коллектором (ОК). Свои названия эти схемы получили по имени электрода, относительно которого производится задание всех напряжений и сигналов в цепи. В принципе, способы установки положения рабочей точки по постоянному току можно было бы рассматривать, вообще абстрагируясь от конкретных схем включения, опираясь только на знание физических процессов внутри прибора. Однако это и не принято и неудобно, и не совсем приближено к практике. Поэтому применим классический подход, и будем анализировать названные случаи по отдельности.
Схема с общим эмиттером
На рис. 3.3 приведена упрощенная схема включения биполярного транзистора п-р-п-типа с ОЭ, а на рис. 3.4 -- семейства типичных статических характеристик этой схемы.
а) входные характеристики б) выходные характеристики
в) характеристика передачи г) характеристика обратной связи
Рис. 3.4 Статические характеристики схемы с ОЭ
Внимательное рассмотрение этих характеристик позволяет сделать ряд полезных заключений о работе транзистора в анализируемой схеме. Естественно, рассматривать следует те участки характеристик, которые соответствуют активному режиму работы транзистора.
Во-первых, из входных характеристик (рис. 3.3,а) видно, что при достижении током базы IБо определенного уровня он практически перестает влиять на напряжение IБЭ , а вот незначительное изменение этого напряжения может приводить к существенным колебаниям тока IБо. Выходные характеристики (рис. 3.3,6) и характеристики передачи (рис. 3.3,в) позволяют сделать следующие заключения. Ток базы в активном режиме оказывает большое влияние на ток коллектора IКо (естественно, и на ток эмиттера IЭ0, поскольку ), а тот одновременно незначительно зависит от колебаний напряжения
Итоговый вывод следующий: при включении по схеме с ОЭ на положение рабочей точки биполярного транзистора (т.е. на ток коллектора IКо), находящегося в режиме линейного усиления (активный режим), наибольшее влияние оказывает ток базы IБо, который, в свою очередь, может сильно колебаться под воздействием изменений напряжения . Токи коллектора IКо и эмиттера IЭ0 практически полностью определяются током базы транзистора. Напряжение не оказывает существенного влияния на другие электрические показатели каскада и должно выбираться только из соображений обеспечения нахождения транзистора в области линейного усиления и непревышения предельных электрических режимов на электродах транзистора.
На практике получили распространение два способа обеспечения заданного положения рабочей точки по постоянному току: схема с фиксированным током базы (рис. 3.5) и схема эмиттерно-базовой стабилизации (рис. 3.6).
В первой схеме стабильность всех показателей каскада по постоянному току базируется на поддержании устойчивого значения тока базы транзистора 1Б Достигается это созданием безальтернативной цепи протекания постоянного тока через резистор и эмиттерный переход транзистора VT1. Поскольку сопротивление эмиттерного перехода мало, то ток IБ целиком определяется напряжением питания и значением базового сопротивления :
.
Стабильность тока базы в рассматриваемой схеме приводит к стабильности тока коллектора, поскольку
, где
-- статический коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ.
Но данная формула также демонстрирует и основной недостаток схемы с фиксированным током базы (рис. 3.5).
Дело в том, что при производстве биполярных транзисторов возникает большой разброс в возможных значениях коэффициента т.е. для разных экземпляров приборов необходимо устанавливать разные токи базы , чтобы обеспечить требуемое значение тока коллектора (заметим, что в выборе этого параметра практически недопустимы никакие вольности, он определяет множество важнейших характеристик каскада, например, таких, как коэффициент усиления, линейность усиления, потребляемая мощность и т.п.). Таким образом, конкретная величина сопротивления RБ будет определяться теми характеристиками, которые присущи именно конкретному экземпляру примененного в каскаде транзистора, а не всем приборам данной серии. Это крайне неудобно при серийном производстве, поэтому схема с фиксированным током базы не находит широкого применения, гораздо больше распространена схема эмиттерно-базовой стабилизации (рис.3.6) и различные ее доработки.
Как следует из названия, в этой схеме положение исходной рабочей точки каскада стабилизируется за счет поддержания неизменного значения напряжения на переходе эмиттер база транзистора.
Простейший способ обеспечения данного режима состоит в применении подключенного к базе транзистора делителя напряжения на двух резисторах , , ток через который значительно превышает все возможные значения тока базы IБо (это гарантирует, что ток базы транзистора не будет оказывать сколь-либо существенного влияния на напряжение в средней точке делителя). Стабильное напряжение на эмиттерном переходе автоматически стабилизирует ток коллектора IКо транзистора. Действительно, ведь
.
Поскольку такой физический параметр транзистора, как сопротивление эмиттерной области ; остается достаточно стабильным при массовом производстве, то и отпадает необходимость подбирать элементы делителя напряжения под каждый конкретный прибор -- достаточно лишь один раз произвести расчеты, учитывая типономинал применяемых транзисторов и требуемое значение тока коллектора (эмиттера). Таким образом, схема эмиттерно-базовой стабилизации оказывается гораздо более удобной при массовом производстве и поэтому используется гораздо чаще (у нее есть и другие достоинства, сделавшие ее столь популярной).
Схема с общим коллектором
Упрощенная схема включения биполярного транзистора п-р-п-типа с общим коллектором (ОК) приведена на рис. 3.7. На рис. 3.8 представлены входные статические характеристики этой схемы. Ее выходные характеристики с учетом практически полностью совпадают с выходными характеристиками схемы с ОЭ (рис. 3.3,6).
Из статических характеристик видно, что напряжение на коллекторном переходе , которое является входным для схемы с ОК, имеет большое влияние на ток базы транзистора (но не наоборот) и почти совпадает (с учетом ) c напряжением
Рис. 3.7. Упрощенная схема включения биполярного транзистора n-p-n типа с ОК
В то же время выходной ток IЭо оказывается значительно выше входного тока Iбо и линейно от него зависит: . Из этого следует важная особенность схемы с ОК: большое входное и низкое выходное сопротивление, что позволяет использовать ее как усилитель тока в различных цепях (при равенстве коэффициента усиления по напряжению единице схему с ОК принято называть эмиттерным повторителем).
На рис. 3.9 изображена схема задания смещения в транзисторном каскаде с ОК. Данная схема очень похожа на схему эмиттерно-базовой стабилизации, рассмотренную ранее для каскада с ОЭ, однако здесь мы стабилизируем напряжение на участке коллектор-база транзистора. Оказывается, что это также позволяет однозначно определить рабочую точку каскада (при заданном стабильном напряжении коллектор-база мы имеем стабильное значение тока базы и линейно от него зависящих токов эмиттера и коллектора транзистора). В схеме с ОК в цепи протекания тока базы Iбо кроме перехода эмиттер - база транзистора VТ1 всегда оказывается также резистор Здесь данный резистор фактически играет роль нагрузки.
Рассмотрим несколько подробнее его влияние на происходящие в каскаде процессы.
Итак, делитель на резисторах позволяет стабилизировать напряжение UБКо на коллекторном переходе транзистора VТ1. Поскольку это напряжение очень близко по значению к напряжению UЭКо, на долю участка база - эмиттер остается достаточно незначительный диапазон возможных значений, причем увеличение напряжения на эмиттерном переходе UЭБо возможно только за счет снижения падения напряжения на резисторе , т.е. при уменьшении тока эмиттера IЭо, и наоборот. Но само по себе уменьшение тока эмиттера должно вызывать не увеличение, а уменьшение напряжения на эмиттерном переходе транзистора. Действительно:
Таким образом, в схеме имеет место отрицательная обратная связьпо току нагрузки.
Заметим, что значение сопротивления Rэ в этой схеме не может быть ни слишком большим, ни слишком малым, поскольку, с одной стороны, оно определяет режим работы каскада по токам , а с другой -- является нагрузкой в цепи протекания выходного тока усилительного каскада (вспомним, что схема с ОК применяется именно как усилитель тока). Зачастую в реальных схемах резистора как такового и нет, его роль может выполнять входное сопротивление следующего за эмиттерным повторителем каскада.
В дальнейшем будет показано, что введение дополнительного сопротивления в эмиттерную цепь протекания тока транзистора может оказаться полезным и в каскаде с ОЭ. Там это сопротивление будет выполнять только роль элемента обеспечения ООС по току, поскольку нагрузка включается в коллекторную цепь. Может показаться, что смещение каскада с ОК можно организовать и способом, аналогичным тому, который был использован в схеме с фиксированным током базы на рис. 3.5. Например, это могло бы выглядеть так, как показано на рис. 3.10, но это ошибочное решение. Дело в том, что здесь в цепи протекания тока Iбо появляется резистор падение напряжения на котором зависит в основном от тока IK0, т.е. даже незначительные колебания (например, ввиду колебаний температуры) тока IK0 могут привести к изменению тока базы Iбо транзистора и, соответственно, к значительному смещению рабочей точки каскада.
Схема с общей базой
Упрощенная схема каскада с ОБ и ее статические характеристики приведены на рис. 3.11, 3.12.
Рис. 3.11. Упрощенная схема включения биполярного транзистора n-р-n-типа с ОБ
Рис. 3.12. Статистические характеристики схемы с ОБ.
Рис. 3.13. Высокочастотный усилитель по схеме с ОБ и эмиттерно-базовой стабилизацией (а) и его упрощенная схема для сигнала в рабочей полосе частот (б) Здесь и далее везде номиналы элементов, приводимые на схемах в скобках, даются в качестве примера. Следует, однако, понимать, что многие из рассматриваемых схем по ряду своих параметров не являются оптимальными для использования на практике, а носят скорее познавательно-учебный характер
Для задания смещения в схеме с ОБ используются все те же принципы, которые были описаны выше для каскадов с ОЭ и ОК: либо стабилизируется ток базы I, либо: напряжение на эмиттерном переходе транзистора . Топология каскада с ОБ такова, что оба варианта в нем реализуемы только при разделении цепей по постоянному и переменному токам (исключения возможны, если мы будем использовать источник питания со средней точкой или несколько источников питания), что неосуществимо для низкочастотных усилительных каскадов. Именно поэтому такие усилители применяются, как правило, только на достаточно высоких частотах (реже как динамические нагрузки других каскадов).
Пример схемы высокочастотного усилителя на транзисторе во включении с ОБ с эмиттерно-базовой стабилизацией рабочей точки по постоянному току приведен на рис. 3.13. А на рис. 3.14 показано, как можно обеспечить смещение при наличии источника питания со средней точкой или двух независимых источников питания.
Рис. 3.14. Каскад на биполярном транзисторе по схеме с ОБ питанием от источника со средней точкой или от двух независимых источников питания
5. Обеспечение устойчивости рабочей точки при влиянии внешних дестабилизирующих факторов
В реальных радиоэлектронных устройствах транзисторные усилительные каскады функционируют не в тех идеально-тепличных условиях, которые до сих пор подразумевались при анализе схем, а подвержены достаточно жесткому влиянию множества зачастую непредсказуемых факторов. Таких, например, как: температура окружающей среды, колебания питающего напряжения, наличие в пространстве значительных электрических или магнитных полей, создающих паразитные наводки в цепях, и т.п. Все эти воздействия могут дестабилизировать рабочие точки транзисторных схем, что сопровождается ухудшением их параметр ров и в конечном итоге приводит к прекращению выполнен ими предназначенных функций.
Для предотвращения данных явлений в стандартные цепи смещения вводятся дополнительные звенья и применяются специальные элементы, компенсирующие вредные воздействия. Чаще всего используются следующие два метода:
включение нелинейных элементов, нейтрализующих температурный (и прочий) дрейф параметров транзистора (метод параметрической стабилизации);
создание в каскаде специальных цепей обратной связи по постоянному току или напряжению, обеспечивающих возврат рабочей точки в исходное состояние в случае ее смещения.
Рассмотрим оба этих варианта по порядку.
Метод параметрической стабилизации
Как уже говорилось, указанный метод базируется на использовании в транзисторных каскадах специальных элементов, характеристики которых зависят от внешних возмущающих воздействий, причем изменения параметров этих элементов должны компенсировать изменения параметров транзисторного каскада. В качестве примера рассмотрим схему с эмиттерно-базовой стабилизацией, приведенную на рис. 3.15. В этой схеме преправильном выборе терморезисторов можно добиться хорошей компенсации температурных колебаний параметров транзистора. Но применение терморезисторов не всегда удобно, да и понятие "правильный выбор" часто требует уточнения. Поэтому для начала прояснив, что же происходит с биполярным транзистором при колебаниях температуры.
При росте температуры из-за уменьшения падения напряжения на p-n-переходах транзистора также растут и токи через эти переходы. Особенно сильно увеличиваются токи и Iз0 определяющие режим работы каскада по постоянному току. На рис. 3.16 представлены графики, отражающие влияние температуры на статические характеристики каскадов с ОЭ и ОБ.
Из представленных характеристик видно, что для сохранения неизменным выходного тока IКо необходимо по мере роста температуры снижать напряжение начального смещения .
В схеме на рис. 3.15 для этого служат терморезисторы, но очевидной является возможность использования других полупроводниковых приборов с температурной зависимостью падения напряжения на них. Например, в схеме на рис. 3.17 в цепь делителя включен прямосмещенный эмиттерный переход транзистора VТ2 со свойствами, аналогичными свойствам транзистора VТ1. Т.е., когда температура растет и требуется снижение напряжения смещения UЭБ1о, это осуществляется за счет уменьшения падения напряжения UЭБ2о на эмиттерном переходе транзистора VТ2.
Вместо транзистора VТ2 можно использовать и обычный диод в прямом включении, как показано на рис. 3.18.
При желании метод параметрической стабилизации применим и для нейтрализации других (нетемпературных) внешних влияний. Например, известно, что при низких температурах падают напряжения практически любых широко распространенных химических источников питания.
Поэтому в носимой аппаратуре приходится учитывать влияние данного фактора, если мы хотим обеспечить ее работоспособность в широком диапазоне погодных условий.
Рис. 3.20. Различные способы включения термостабилизирующих элементов в цепи смещения транзисторных каскадов
Рассмотрим схему на рис. 3.18. При падении напряжения питания уменьшается значение тока IКо транзистора, а также незначительно снижается его начальное смещение (здесь следует учитывать, что прямосмещенный диод VD1 работает как стабилитрон, т.е. напряжение на нем слабо зависит от величины протекающего тока).Поскольку снижается напряжение UКЭо транзистора, снижаются и его усилительные способности как усилителя слабых переменных сигналов. Для компенсации всех этих факторов можно в цепь смещения транзистора включить еще один диод, как показано на рис. 3.19. Теперь при снижении температуры напряжение UБЭ() будет расти быстрее, чем это необходимо только для температурной компенсации изменений напряжений и токов в самом транзисторе. Будет компенсироваться также и падение напряжения питания, и коэффициент усиления каскада в целом останется неизменным. Очевидно, что падение напряжения на двух диодах может превысить предел, необходимый для напряжения UБЭо используемого транзистора. Поэтому в цепь эмиттера обязательно включается резистор , создающий также и ООС по току нагрузки, дополнительно стабилизирующую рабочую точку каскада.
На рис. 3.20 приведены еще некоторые возможные варианты включения термокомпенсирующих элементов в транзисторные каскады. Параметрическая стабилизация может использоваться не только в схемах с ОЭ. Никто не мешает нам применять нелинейные элементы и в любых других цепях смещения.
Стабилизация параметров транзисторных каскадов с помощью цепей обратной связи
Методика введения обратных связей является универсальным средством, которое может использоваться всегда, когда необходимо обеспечить стабильную работу схемы при любых внешних воздействиях на нее. Вводя в отдельный каскад усиления элементы обратной связи, часто можно полностью решить все проблемы устойчивости рабочей точки и совершенно не вспоминать о терморезисторах и других компенсирующих элементах.
Выше мы уже встречались с одним из видов обратной связи при рассмотрении каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОК или с ОЭ. Речь идет о последовательной ООС по току нагрузки, возникающей в таком каскаде при включении в цепь эмиттера некоторого сопротивления RЭ (см. Рис. 3.9.).
Ток эмиттера, протекая по резистору RЭ, создает на нем падение напряжения . Это напряжение алгебраически складывается с напряжением на резисторе делителя R2. Сумма напряжений прикладывается к эмиттерному переходу транзистора. Поскольку напряжение и напряжение обратной связи направлены встречно, обратная связь является отрицательной. Что касается конкретного значения сопротивления то в усилителях с ОЭ обычно выбирают
Создавая в каскаде обратную связь по постоянному току, бывает довольно трудно избавиться от ее влияния на характеристики в рабочем диапазоне частот. Иногда такое влияние может оказаться вредным, а иногда и полезным. Например, в рассмотренной нами схеме усилителя с ОЭ включение резистора в цепь эмиттера без каких-либо дополнительных элементов, корректирующих работу каскада в полосе усиления, приводит к следующим последствиям: снижается общий коэффициент усиления каскада, повышаются его входное и выходное сопротивления, расширяется полоса усиливаемых частот, снижаются линейные и нелинейные искажения. Обычно для предотвращения снижения коэффициента усиления резистор шунтируют конденсатором, чье эквивалентное сопротивление в рабочем диапазоне частот оказывается крайне незначительным (т.е. эмиттер заземлен по переменному току). Пример такой схемы представлен на рис. 3.21.
Заметим, что в схеме на рис. 3.21 вследствие использования цепи ООС по выходному току при изменении температуры окружающей среды происходит непосредственная стабилизация коллекторного тока IK . Однако такое решение не является единственным. Для стабилизации рабочей точки транзистора могут быть использованы и цепи ООС по выходному напряжению.
На рис. 3.22 приведена типовая схема усилительного каскада на биполярном транзисторе во включении с ОЭ, в которой применена цепь параллельной ООС по выходному напряжению (т.н. схема автоматического смещения). Стабилизирующее действие данного вида обратной связи основано на следующих процессах. Увеличение под влиянием внешних факторов постоянного коллекторного тока IK транзистора приводит к увеличению падения напряжения на нагрузочном резисторе Rк и, как следствие, к уменьшению падения напряжения на оставшемся участке цепи протекания тока нагрузки ("коллектор-земля" или "коллектор-эмиттер" в схемах без резистора в эмиттерной цепи). Так как коллектор соединен с базой с помощью резистора , то одновременно снижается напряжение, подаваемое на эмиттерный переход транзистора Uбэо а это автоматически приводит к уменьшению токов IКо, IЭо и возврату рабочей точки транзистора в прежнее положение.
Так же, как и ООС по току, параллельная ООС по напряжению оказывает влияние на многие параметры каскада: снижается общий коэффициент усиления, уменьшаются входное и выходное сопротивления, уменьшаются линейные и нелинейные искажения, расширяется полоса пропускания.
В реальных усилительных каскадах уменьшение входного сопротивления приводит к еще большему снижению общего коэффициента усиления. Кроме того, качество стабилизации рабочей точки по постоянному току в данном виде ООС несколько хуже, чем при применении ООС по току нагрузки. Все это обусловливает достаточно редкое применение данной схемы на практике. Несколько большее распространение получили различные ее модификации, в которых с помощью небольших изменении цепей смещения удается улучшить отдельные наиболее важные показатели усилительного каскада. Примеры некоторых таких схем приведены на рис. 3.23, 3.24.
Рис. 3.24. Варианты модификаций цепей смещения в схеме с ООС по напряжению
рабочий точка нагрузка устойчивость
6. Практический расчет и особенности схемотехники реальных устройств
Порядок расчета цепей смещения
В предыдущих разделах настоящей главы мы представили и теоретически обосновали достаточно много способов схемотехнической реализации цепей смещения (т.е. способов задания и стабилизации исходной рабочей точки по постоянному току) в каскадах с биполярными транзисторами. Однако для практического использования при самостоятельной разработке электронных схем такой вид подачи информации явно неудобен. Более полезным оказывается иметь в своем распоряжении четкие правила, описывающие по шагам порядок действий разработчика (не менее важным представляется наличие окончательных формул или таблиц, из которых при подстановке известных справочных данных можно получить все необходимые значения для параметров и номиналов применяемых компонентов).
Сразу отметим, что само по себе наличие указанных правил не обеспечивает гарантированный успех при практической разработке разнообразной аппаратуры. Разработчик по-прежнему должен очень четко понимать суть всех процессов, происходящих в цепях, и по мере надобности обращаться к теории. В приложении к рассматриваемой здесь задаче расчета цепей смещения это выражается в следующем.
Умение правильно рассчитать номиналы элементов цепей смещения ни в коей мере не помогает в процессе выбора самого способа схемотехнической реализации этих цепей смещения. Т.е. мы приводим здесь только алгоритмы и формулы, позволяющие выбрать номиналы элементов в разнообразных схемах задания смещения, но обходим стороной вопрос - в каком случае применение той или иной схемы является оправданным (оптимальным).
Заметим также, что в реальных усилительных устройствах цепи задания и стабилизации исходной рабочей точки по постоянному току могут в довольно причудливой форме переплетаться с цепями, оказывающими влияние только на переменные сигналы. Поэтому следует понимать, что все приводимые здесь схемы (даже и те, в которых указаны номиналы элементов) на практике обычно видоизменяются, дополняясь множеством компонентов, обеспечивающих их надлежащие характеристики в рабочем диапазоне частот. В следующем разделе мы вернемся к этому вопросу и приведем некоторые примеры реальных схем, тем не менее читатель должен иметь достаточно четкое представление о том, какое влияние на постоянные и переменные токи и напряжения оказывают различные электрические цепи. В этом случае проблем с применением описываемых в данном разделе схем смещения в реальных транзисторных усилителях возникать не должно.
Исходные данные для проведения расчетов
В качестве исходных данных при расчете цепей смещения транзисторных каскадов в общем случае могут выступать различные наборы параметров. Мы не будем пытаться охватить абсолютно все случаи, а ограничимся только одним, имеющим наибольшее распространение на практике.
Итак, в первую очередь разработчик должен однозначно определиться с типономиналом применяемого в схеме транзистора. Более того, в некоторых случаях необходимо определиться даже с конкретным экземпляром прибора, поскольку в рамках одной серии может существовать существенный разброс параметров, влияющих на номиналы элементов в цепях смещения. Параллельно выбирается режим работы транзистора по постоянному току (т.е. определяется положение исходной рабочей точки).
Выше мы нарисовали очень красивые графики, в которых исходная рабочая точка выбиралась при графическом анализе статических характеристик транзистора. Однако на практике в большинстве случаев у нас нет всех этих характеристик, поскольку они не приводятся в стандартных справочных данных на транзистор. Конечно, мы могли бы снять их экспериментально, но обычно можно воспользоваться другим методом. В большинстве справочников при описании параметров транзисторов приводятся значения для постоянных составляющих тока коллектора (или тока эмиттера ) и напряжения коллектор -- эмиттер которые соответствуют оптимальному режиму работы транзистора по какому-либо из параметров, характеризующих его усилительные свойства (минимальный коэффициент шума, максимальный коэффициент усиления по мощности, максимальный коэффициент передачи тока эмиттера и т.п.). Иногда оптимальные значения и могут быть найдены из графиков зависимостей, связывающих различные параметры транзистора, которые также часто имеются в справочниках. Разработчику обычно остается только определиться с тем, какие из усилительных характеристик транзистора он считает наиболее важными и соответствующим образом выбрать конкретные величины и .
Безусловно, встречаются ситуации, когда необходимо учитывать очень большое количество факторов и процесс выбора исходной рабочей точки по постоянному току выглядит гораздо сложнее. С другой стороны, бывает и так, что рабочую точку выбирают, просто разделив пополам параметры предельно допустимого режима выбранного транзистора (это особенно популярно в низкочастотных усилителях при высоких уровнях сигналов). Так или иначе, мы будем предполагать, что конкретные величины и нам известны.
Помимо параметров коллекторной цепи для расчета некоторых схем смещения может понадобиться и знание постоянной составляющей напряжения на переходе база-эмиттер транзистора . Эта величина также берется из справочных данных или находится по входным характеристикам транзистора. Если же ее не удается определить по справочнику, то не будет большой ошибкой для маломощных транзисторов принимать = 0,6... 1,1 В -- для кремниевых транзисторов и = 0,2...0,6 В -- для германиевых транзисторов.
При разработке электронных устройств важным вопросом является обеспечение правильного питания. Тут возможны различные методики работы. По одной из них все параметры цепей питания определяются после расчета основных каскадов и подгоняются под них. Однако на практике обычно используется несколько иной способ. А именно, напряжение источника питания задается еще на начальном этапе (в большинстве случаев это не вызывает никаких проблем), а расчет остальных каскадов производится уже исходя из этой заданной величины. Остается только отследить соответствие мощности потребления схемы возможностям использованного источника питания. Мы будем придерживаться второй более практичной методики, т.е. во всех случаях полагается известным.
Одним из важнейших параметров транзистора является статический коэффициент передачи тока базыСТ . Суть этого параметра мы уже объясняли достаточно подробно в разделе 2.5. Здесь же отметим, что большинство транзисторов может иметь довольно широкий разброс значенийСТ внутри одной серии (партии). Т.е. для точного расчета цепей смещения может оказаться недостаточным наличие очень расплывчатых справочных данных (в справочниках обычно указывается диапазон возможных значений СТ для определенного транзистора в определенном режиме) -- требуется экспериментальное измерение данного параметра для конкретного экземпляра транзистора, использование которого предполагается в схеме. Однако следует понимать, что необходимость таких измерений продиктована не только наличием в некоторых формулах величины СТ но и тем влиянием, которое эта величина оказывает на результат вычислений. Выяснить степень данного влияния на практике проще всего непосредственным вычислением, подставляя в формулу различные (вероятные для используемого транзистора) значения СТ и проверяя, насколько при этом меняется результат. Если изменение результата относительно невелико, то и в точном измерении СТ нет необходимости -- можно обойтись справочными данными (в справочниках часто приводится т.н. типовое значение СТ если же его нет, то берут среднее значение приведенного диапазона). Еще раз обращаем внимание читателя на то, что речь здесь идет именно о статическом коэффициенте передачи СТ (в системе статических H-параметров он может обозначаться как h21Э а не коэффициенте передачи тока базы в режиме малого сигнала ( или h21Э ), значения которого также часто указываются в справочной документации на транзисторы. У большинства современных маломощных биполярных транзисторов величина СТ лежит в пределах 50...250, так что довольно часто при проведении расчетов не будет ошибкой принимать СТ100.
Далее при рассмотрении конкретных схем мы столкнемся с необходимостью предварительного (до начала расчетов) задания и еще некоторых величин. Причем не всегда эти величины могут быть выражены в цифрах.
Например, нам может понадобиться знание глубины обратной связи по току или напряжению, реализовать которую мы намереваемся в каскаде. Напомним, что обратная связь позволяет улучшить стабильность исходной рабочей точки по постоянному току при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. Учитывая, что реальный транзистор -- прибор в значительной степени нелинейный, а также помня о влиянии цепей обратной связи по постоянному току на сигналы и параметры каскада в рабочей полосе частот, мы не можем в рамках данной главы описать критерии, по которым разработчик должен выбирать точную величину глубины внутри каскадных ООС в различных ситуациях. Вообще говоря, и во всей данной книге недостаточно информации для полного решения этого вопроса (не хватает подробного описания нелинейных свойств транзисторов). Поэтому в дальнейшем при проведении расчетов мы будем полагать, что требуемая глубина ООС заранее известна, а в то, откуда она взялась, вникать не будем.
Большой выбор схем при реализации цепей смещения обусловлен наличием множества внешних факторов, которые в различных устройствах могут учитываться по-разному и иметь значительный разброс по степени важности их учета разработчиком. Одним из основных таких показателей является температурная стабильность каскада. Для оценки этого параметра применяется т.н. коэффициент нестабильности тока коллектора , который определяется как отношение допустимого изменения коллекторного тока транзистора к вызвавшему его изменению обратного тока коллекторного перехода :
Здесь следует заметить, что обратный ток коллектора -- один из наиболее температурно-зависимых параметров транзистора. Именно его колебания во многом определяют температурные изменения статических характеристик транзистора, показанные на рис. 3.16. Таким образом, коэффициент нестабильности отражает степень смещения исходной рабочей точки по постоянному току (вернее, только одного из показателей, задающих эту рабочую точку, -- тока коллектора) при колебаниях температуры. Чем более устойчива схема к колебаниям температуры, тем ближе к единице оказывается коэффициент нестабильности .
Иногда при проектировании схемы обеспечение надлежащей температурной стабильности является одним из основных требований. Это может выражаться в задании некоторого числового значения коэффициента нестабильности, которому должна удовлетворять схема (т.е становится одним из исходных параметров расчетов). Не всегда удается достичь заданного показателя только лишь правильным выбором номиналов элементов (тем не менее там, где это возможно, пригодятся приводимые далее формулы) -- может оказаться, что выбранная схема цепей смещения не обеспечивает нужного уровня температурной стабилизации рабочей точки или при вычисленных номиналах элементов; значительно (выше разумного предела) деградируют другие важные показатели каскада (потребляемый ток, входное сопротивление и т.п.). В таком случае разработчику необходимо изменять схемотехнику цепей смещения, переходя к использованию более стабильных решений. Мы везде будем приводить формулы, позволяющие вычислить коэффициент нестабильности рассматриваемой схемы при известных номиналах некоторых ее элементов.
Перед тем как перейти наконец к описанию конкретных схем и методик расчета, отметим еще один момент, касающийся воплощения полученных результатов на практике. Естественно, что числовые значения номиналов резисторов, рассчитываемые по приводимым далее формулам, оказываются дробными. На практике мы вынуждены использовать сопротивления с номиналами, близкими к расчетным. Так- же и сама теоретическая модель, из которой выводятся формулы, не всегда достаточно точно отражает реальные физические процессы в транзисторе. Все это приводит к тому, что при практическом исполнении вроде бы корректно рассчитанной схемы реальные токи и напряжения в цепях могут значительно отклониться от тех значений, которые мы хотели бы там видеть. В этом случае требуется экспериментальный подбор номиналов некоторых элементов схемы. Далее на принципиальных схемах мы будем указывать резисторы (звездочкой у обозначения резистора), подбором которых осуществляется точная установка выбранной исходной рабочей точки по постоянному току. В реальных устройствах иногда оказывается удобным вместо подбора резистора установить на его место подстроечный резистор и осуществлять регулировку без перепайки. Пунктирная линия на наших схемах будет указывать на параметр (в данном случае это везде ток коллектора ), который устанавливается регулировкой данного резистора.
Схема с фиксированным током базы
Исходные данные:
Расчет
1.
2.
Вспомогательные формулы:
Комментарий:
Значение сильно зависит от , а коэффициент нестабильности очень высокий.
Схема эмиттерно-базовой стабилизации
Исходные данные:
Расчет:
1.
2. Выбор R2:
т.е. R2 выбирается исходя из:
,
причем большее значение транзистора соответствует большей зависимости режима работы транзистора по постоянному току от его статистического коэффициента передачи тока
3.
Вспомогательные формулы
Комментарий
Номиналы сопротивлений уже не зависят от коэффициент нестабильности не меняется по сравнению со схемой с фиксированным током базы и остается высоким.
Схема эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по току
Исходные данные:
или . Параметр, задает глубину отрицательной обратной связи по постоянному току, иногда его называют коэффициентом обратной связи (не путать с коэффициентом передачи цепи обратной связи). Вообще говоря, при различных подходах к анализу схемы можно использовать различные выражения для . Мы будем исходить из формулы: , т.е.
Заметим, что глубина ООС по переменному току не равна и не может быть выражена только через. . Она зависит также от вида усилительного каскада (ОЭ, ОБ, ОК) и способа подключения нагрузки.
Расчет
В зависимости от требований разработчика к проектируемому каскаду на практике может быть использовано несколько методик расчета рассматриваемой схемы. Их отличия состоят в определении наборов исходных данных. Мы опишем три случая (а, б, в).
1а. Исходными данными для расчетов являются:
2а.
3а.
4а. Выборы параметра делителя напряжения:
,
т.е. нужно найти такие значения для R1 и R2, чтобы данное неравенство соблюдалось.
На практике можно начать как с R1, задавшись при этом требуемым значением (в большинстве случаев приемлемо выбирать так и с R2, стремясь получить некоторое заданное значение входного сопротивления .
При заданном :
При заданном (сопротивление между базой и землей):
причем
1б. Исходными данными для расчетов являются:
2б. Выбор параметров делителя напряжения:
нужно найти такие R1 и R2 чтобы соблюдалось неравенство:
(верхний предел для здесь назначен произвольно только из соображений здравого смысла).
Часто поэтому на практике лучше начать с выбора сопротивлений R1 задавшись при этом требуемым значением тока делителя , входного сопротивления или глубины обратной связи по току .
При заданном (в большинстве случаев приемлемо выбирать
):
При заданном :
значение не может задаваться произвольно, на практике следует придерживаться правила:
При заданном :
3б.
4б.
5б.
1в. Исходными данными являются:
2в.
3в. Аналогично п.4а.
Вспомогательные формулы
.
Комментарий
Коэффициент нестабильности схемы зависит от глубины обратной связи по току и параметров входного делителя напряжения. Уменьшение (т.е. уменьшение сопротивления Rэ) или сопротивления R1 приводит к улучшению (уменьшению) коэффициента нестабильности.
Довольно часто величины , не входят в исходные параметры, т.е. не являются заданными перед началом расчетов. В этом случае разработчик должен сам решать, что ему важнее -- высокая устойчивость к колебаниям температуры (низкий коэффициент нестабильности тока коллектора) или возможность обеспечить высокое усиление (что осуществимо только при малой глубине ООС). Заметим, что взаимозависимости и имеют нелинейный характер, т.е. иногда (но отнюдь не всегда) относительно незначительное увеличение глубины ООС по току может вызвать кардинальное уменьшение коэффициента нестабильности. Так что всегда, когда имеется хоть какая-то свобода в выборе глубины ООС по току , имеет смысл, искать для нее такое значение, при котором величина коэффициента нестабильности тока коллектора хотя и не достигает своего минимума, но уже относительно невелика и при дальнейшем увеличении убывает довольно медленно.
Точный расчет даже такой простой схемы, как представленная на рис. 3.27, иногда может оказаться довольно громоздким (это хорошо видно при первом же взгляде на некоторые из приведенных выше формул). Кроме того, существует много вариантов задания исходных данных, да и требования к итоговым параметрам схемы могут быть различными. Учитывая указанные обстоятельства, в дальнейшем для многих схем мы не будем приводить столь подробного описания, как здесь, а ограничимся только представлением основных соотношений, связывающих между собой параметры этих схем. На практике в таких ситуациях часто нет необходимости решать сложные уравнения. Достаточно на основании имеющихся теоретических знаний о принципах функционирования схемы подбирать (а там, где это возможно, вычислять) номиналы элементов до тех пор, пока не будет достигнуто приближенное соответствие расчетных внешних параметров схемы заданным значениям.
Схема автоматического смещения
Исходные данные:
В рассматриваемой схеме реализована ООС по напряжению. Для оценки степени такой обратной связи мы будем использовать параметр называемый глубиной отрицательной обратной связи по постоянному напряжению, иногда его называют коэффициентом обратной связи по напряжению (не путать с коэффициентом передачи цепи обратной связи). Вообще говоря, при различных подходах к анализу схемы можно использовать различные выражения для . Мы будем исходить из следующей формулы:
т.е
Расчет
1.
2.
Вспомогательные формулы
Комментарий
Значение сильно зависит от . Коэффициент нестабильности из-за введения ООС по напряжению оказывается меньше, чем в схеме с фиксированным током базы (рис.3.25). С увеличением (глубины ООС) падает.
Схема эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по напряжению
Основные расчетные соотношения:
Комментарий
Коэффициент нестабильности уменьшается из-за наличия ООС по напряжению (чем больше глубина ООС по напряжению тем ниже ). Номиналы резисторов и почти не зависят от , если ток делителя напряжения на резисторах R1, R2 существенно больше тока базы транзистора VT1.
Схема эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по току и напряжению
Основные расчетные соотношения:
Комментарий
Номиналы всех сопротивлений очень слабо зависят от (причем тем слабее, чем большим выбрано значение тока делителя напряжения R1, R2). Коэффициент нестабильности самый низкий среди всех рассмотренных выше схем. Это обусловлено наличием в каскаде двух петель обратной связи. Зависимость от и сильно нелинейная. Тем не менее, если стоит задача разработки каскада с заданным значением коэффициента температурной нестабильности , то могут быть найдены выражения, определяющие минимальные (или оптимальные по какому-либо параметру) значения для и . В большинстве случаев выражения эти очень сложны и расчет каскада без компьютера становится весьма трудоемким. Один же из простейших способов -- начать с выбора тока делителя , рассчитать величины сопротивлений R1, R2, а затем и сопротивлений ,.
Схема эмиттерно-базовой стабилизации с ООС по току и напряжению (рис. 3.30) во многих случаях является оптимальным способом задания смещения практически в любых одиночных каскадах на биполярных транзисторах. Этим обусловлено ее очень частое применение. Основной проблемой разработчика здесь является устранение или коррекция влияния цепей ООС на частотах рабочего сигнала. Схема на рис. 3.30, хотя и рассматривалась нами отдельно, является лишь частным случаем более общей схемы, разбираемой далее (рис. 3.31). В общем случае допускается возможность гибкого задания глубины ООС по напряжению за счет разделения коллекторного резистора, других отличий у этих двух схем нет.
...Подобные документы
Построение траектории движения точки. Определение скорости и ускорения точки в зависимости от времени. Расчет положения точки и ее кинематических характеристик. Радиус кривизны траектории. Направленность вектора по отношению к оси, его ускорение.
задача [27,6 K], добавлен 12.10.2014Порядок вычисления тангенциального ускорения точки по заданным данным. Нахождение положения точки и ее координат. Расчет отношения времени скатывания заданных тел. Расчет коэффициента сопротивления плоскости шару. Амплитуда и начальная фаза колебаний.
контрольная работа [396,3 K], добавлен 07.02.2012Содержание и значение теоремы моментов, об изменении количества движения точки. Работа силы и принципы ее измерения. Теорема об изменении кинетической энергии материальной точки. Несвободное движение точки (принцип Даламбера), описание частных случаев.
презентация [515,7 K], добавлен 26.09.2013Характеристика движения объекта в пространстве. Анализ естественного, векторного и координатного способов задания движения точки. Закон движения точки по траектории. Годограф скорости. Определение уравнения движения и траектории точки колеса электровоза.
презентация [391,9 K], добавлен 08.12.2013Нахождение параметров нагрузки и количества каскадов усилителя. Статический режим работы выходного и входного множества. Выбор рабочей точки транзистора. Уменьшение сопротивления коллекторного и эмиттерного переходов при использовании ЭВМ-моделирования.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 29.01.2011Решение задач по гидростатике: определение давления жидкости на стенки резервуара при ее нагреве, расчет минимального и конечного усилий для удержания крышки. Расчёт линейного сопротивлении трубопровода. Определение рабочей точки при работе насоса.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 27.06.2010Тахограмма рабочей машины и расчетная продолжительность включения. Механическая характеристика и диаграмма рабочей машины. Определение предварительной мощности двигателя. Выбор электродвигателя. Принципиальные схемы разомкнутой и замкнутой систем.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.08.2014Движение материальной точки в неинерциальной системе координат. Относительный покой точки. Маятник с двумя потенциальными ямами. Перевернутый вибрирующий маятник. Уклонение линии отвеса от направления радиуса Земли. Отклонение падающих тел к Востоку.
презентация [462,5 K], добавлен 28.09.2013Основные функции рабочей жидкости в гидравлических системах. Выбор рабочей жидкости. Расчет гидравлического цилиндра, расхода жидкости при перемещениях рабочих органов. Способы обеспечения нормальной работы гидропривода, тепловой расчет гидросистемы.
курсовая работа [309,5 K], добавлен 21.10.2014Расчет диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов насосной станции. Уточнение диаметра труб и скорости движения воды. Построение характеристики сети и нахождение рабочей точки совместной работы насоса и сети. Расчет рабочих параметров насоса.
курсовая работа [612,5 K], добавлен 28.04.2012Изучение основных теорем о движении материальной точки. Расчет момента количества движения точки относительно центра и в проекции на оси. Первые интегралы в случае центральной силы. Закон площадей. Примеры работы силы в виде криволинейных интегралов.
презентация [557,8 K], добавлен 28.09.2013Сравнительный анализ существующих методов построения моделей малых движений точки вблизи положения равновесия. Особенности применения математического аппарата операционного исчисления к построению таких моделей, алгоритм построения в в программе MatLab.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.03.2012Механическая характеристика рабочей машины, приведённой к угловой скорости вала электродвигателя. Передаточное число передачи электродвигателя к рабочей машине. Продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой. Потери энергии в асинхронном двигателе.
контрольная работа [49,3 K], добавлен 27.10.2010Методика нахождения момента времени при простых гармонических колебаниях точки в пространстве. Определение уравнения колебаний заряда. Построение траектории точки, участвующей в двух взаимно-перпендикулярных движениях. Расчет сопротивления резистора.
контрольная работа [62,4 K], добавлен 01.07.2009Расчет системы автоматизированного электропривода рабочей машины. Определение мощности асинхронного двигателя привода. Проверка правильности выбора мощности двигателя по нагреву методом средних потерь. Расчет механической характеристики рабочей машины.
курсовая работа [334,3 K], добавлен 24.03.2015Определение несвободного движения материальной точки. Принцип освобождаемости, уравнения связей и их классификация. Движение точки по гладкой неподвижной поверхности и по гладкой кривой. Метод множителей Лагранжа. Уравнения математического маятника.
презентация [370,6 K], добавлен 28.09.2013Назначение, краткая характеристика стана. Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети, разработка конструкции. Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков. Проверочный расчет жесткости станины. Выбор типа главного двигателя.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 16.07.2013Общие рекомендации по решению задач по динамике прямолинейного движения материальной точки, а также движения нескольких тел. Основные формулы и понятия. Применение теорем динамики к исследованию движения материальной точки. Примеры решения типовых задач.
реферат [366,6 K], добавлен 17.12.2010Понятие кинематики как раздела механики, в котором изучается движения точки или тела без учета причин, вызывающих или изменяющих его, т.е. без учета действующих на них сил. Способы задания движения и ускорения материальной точки, направления осей.
презентация [1,5 M], добавлен 30.04.2014Назначение, устройство и действие клапана. Определение площадей проходных сечений. Построение графической зависимости коэффициента расхода рабочей щели основного клапана от числа Рейнольдса и гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана.
курсовая работа [468,5 K], добавлен 08.05.2011
