კონდენსატორის დამუხტვა წინააღმდეგობის გავლით. გარდამავალი პროცესები ელექტრულ წრეებში

RC სქემები ხშირად გამოიყენება ელექტრონულ სქემებში, დროის შეფერხების ან პულსის სიგნალების გახანგრძლივების უზრუნველსაყოფად. უმარტივესი ჯაჭვები შედგება მხოლოდ რეზისტორისა და კონდენსატორისგან (აქედან გამომდინარეობს ტერმინი RC ჯაჭვი).

ამ წრის ლოგიკურად შესასრულებლად, თქვენ უნდა დაუკავშიროთ რეზისტორი და კონდენსატორი რომელიმე აქტიურ ელექტრონულ კომპონენტთან, როგორც ნახ. 17.2: მაგალითად, ლოგიკურ ელემენტამდე ან ტრანზისტორზე.

RC სქემის მუშაობის პრინციპია ის, რომ დამუხტული კონდენსატორი იხსნება რეზისტორის მეშვეობით არა მყისიერად, არამედ გარკვეული დროის განმავლობაში. ვიდრე მეტი წინააღმდეგობა რეზისტორი და / ან კონდენსატორი, რაც უფრო დიდხანს გამოიყოფა ტევადობა. წრიული დიზაინერები ხშირად იყენებენ RC ჯაჭვებს მარტივი ტაიმერების და ოსილატორების შესაქმნელად, ან ტალღის ფორმის შესაცვლელად.

როგორ შეგიძლიათ გამოთვალოთ RC ჯაჭვის დროის მუდმივი? ვინაიდან ეს წრე შედგება რეზისტორისა და კონდენსატორისგან, განტოლებაში გამოიყენება წინააღმდეგობის და ტევადობის მნიშვნელობები. ტიპიურ კონდენსატორებს აქვთ მიკროფარადების შეკვეთის ტევადობა ან კიდევ უფრო ნაკლები, ხოლო სისტემის ერთეულებია ფარადები, ამიტომ ფორმულა მუშაობს ფრაქციული რიცხვებით.

ამ განტოლებაში ასო T გამოიყენება წამში დროის აღსაწერად, R არის წინააღმდეგობა ომებში და C არის ტევადობა ფარადებში.

მაგალითად, ჩათვალეთ, რომ თქვენ გაქვთ 2000 ომიანი რეზისტორი, რომელიც დაკავშირებულია 1 μF კონდენსატორთან. ამ ჯაჭვის დროის მუდმივი იქნება 0,002 წმ, ანუ 2 ms.

იმისათვის, რომ თავიდან გაგიადვილოთ ულტრა მცირე ზომის კონტეინერების ფარად გადაქცევა, ჩვენ შევადგინეთ ცხრილი. 17.2.

ცხრილი 17.2. ომის სამართლის ურთიერთობები

სიხშირე და ტალღის სიგრძე

სიგნალის სიხშირე არის მისი ტალღის სიგრძის უკუპროპორციული სიდიდე, როგორც ეს ქვემოთ მოცემული ფორმულებიდან ჩანს. ეს ფორმულები განსაკუთრებით სასარგებლოა რადიოელექტრონიკასთან მუშაობისას, მაგალითად, მავთულის სიგრძის შესაფასებლად, რომლის გამოყენებას აპირებთ როგორც ანტენა. ქვემოთ ჩამოთვლილ ყველა ფორმულაში ტალღის სიგრძე გამოხატულია მეტრებით და სიხშირე კილოჰერცით.

განვიხილოთ RC სქემა, რომელიც ნაჩვენებია ნახაზზე. 3.20, ა. მოდით, ვოლტაჟი u1 (t) იმოქმედოს ამ წრის შესავალში.

ფიგურა: 3.20. RC- (a) და RL- (b) სქემების დიფერენცირება.

მაშინ ეს ჯაჭვი აკმაყოფილებს მიმართებას

და გარდაქმნების გათვალისწინებით

(3.114)

თუ მოცემული სიგნალისთვის ავირჩიეთ ჩართვა τ \u003d RC– ის დროის მუდმივს, რომ მეორე ტერმინის წვლილი მარჯვენა მხარეს (3.114) შეიძლება უგულებელყოფილი იყოს, მაშინ ძაბვის ცვლადი კომპონენტია uR≈u1. ეს ნიშნავს, რომ დიდი დროის მუდმივებისთვის, ძაბვა წინააღმდეგობის გავლით R იმეორებს შეყვანის ძაბვას. ასეთი წრე გამოიყენება მაშინ, როდესაც საჭიროა სიგნალის ცვლილებების გადაცემა DC კომპონენტის გადაცემის გარეშე.

Τ- ში ძალიან მცირე მნიშვნელობებისთვის (3.114), პირველი ტერმინის უგულებელყოფა შეიძლება. შემდეგ

(3.115)

ეს არის, მცირე დროის მუდმივებით τ, RC წრე (ნახ. 3.20, ა) განასხვავებს შეყვანის სიგნალს, ამიტომ ასეთ წრეს დიფერენცირებული RC წრე ეწოდება.

RL ჯაჭვს მსგავსი თვისებები აქვს (ნახ. 3.20, ბ).

ფიგურა: 3.21. დიფერენცირების წრეების სიხშირე (ა) და გარდამავალი (ბ) მახასიათებლები.

RC და RL სქემებში გამავალ სიგნალებს სწრაფი ეწოდება, თუ

ან ნელა თუ

აქედან გამომდინარეობს, რომ განხილული RC წრე დიფერენცირებს ნელს და გადის სწრაფ სიგნალებს დამახინჯების გარეშე.

ჰარმონიული ე. და ა.შ. მსგავსი შედეგი მარტივად მიიღება სქემის გადაცემის კოეფიციენტის გაანგარიშებით (ნახ. 3.20, ა), როგორც ძაბვის გამყოფი კოეფიციენტი სტაციონარული წინააღმდეგობებით R და XC \u003d 1 / ωC:

(3.116)

მცირე τ- ისთვის, კერძოდ, როდესაც τ<<1/ω, выражение (3.116) преобразуется в

ამ შემთხვევაში, გამომავალი ძაბვის ფაზა (არგუმენტი K) ტოლია π / 2. ჰარმონიული სიგნალის ფაზური ცვლა π / 2-ით მისი დიფერენცირების ტოლფასია. Τ \u003e\u003e 1 / ω დროს, გადაცემის კოეფიციენტია K≈1.

ზოგადად, გადაცემის კოეფიციენტის მოდული (3.116) ან წრიული სიხშირის რეაქცია (ნახ. 3.20, ა):

(3.118)

და არგუმენტი K, ან ამ წრის ფაზის მახასიათებელი:

ეს დამოკიდებულებები ნაჩვენებია ნახატზე. 3.21, ა.

RL ჯაჭვი ნახ. 3.20, b დროის მუდმივით τ \u003d L / R

თუ გამომავალ სიგნალად ავიღებთ ერთ ძაბვის გადასვლას, მაშინ განტოლების (3.114) ინტეგრირებით შეგვიძლია მივიღოთ დიფერენცირების სქემის გარდამავალი რეაქცია, ან გამომავალი სიგნალის დროებითი დამოკიდებულება შეყვანისას ერთი ძაბვის ნახტომით:

გარდამავალი რეაგირების გრაფიკი ნაჩვენებია ნახატზე. 3.21, ბ.

ფიგურა: 3.22. RC- (a) და LC- (b) სქემების ინტეგრირება.

განვიხილოთ RC სქემა, რომელიც ნაჩვენებია ნახაზზე. 3.22, ა. იგი აღწერილია განტოლებით

(3.121)

მცირე τ \u003d RC ("ნელი" სიგნალებისთვის) uC≈u1. "სწრაფი" სიგნალებისთვის, u1 ძაბვა ინტეგრირებულია:

ამიტომ, RC წრე, რომლის გამოსასვლელი ძაბვა ამოღებულია C კონდენსატორიდან, ეწოდება ინტეგრირებულ წრედ.

ინტეგრირებული წრის გადაცემის კოეფიციენტი განისაზღვრება გამოხატვით

(3.123)

როდესაც ω<<1/τ K≈1.

სიხშირე და ფაზის მახასიათებლები აღწერილია შესაბამისად გამონათქვამებით

(3.124)

ფიგურა: 3.23. ინტეგრირებული წრეების სიხშირე (ა) და გარდამავალი (ბ) მახასიათებლები.

და ნაჩვენებია ნახატზე. 3.23, ა. გარდამავალი პასუხი (ნახ. 3.23, ბ) მიიღება (3.121) –თან ინტეგრირებით:

თანაბარი დროის მუდმივებისთვის, RL- ჯაჭვი ნაჩვენებია ნახაზზე. 3.22, ბ.

ელექტრული წრე, რომელშიც გამომავალი ძაბვა U გამოსვლა (t) (ან მიმდინარე) პროპორციულია შეყვანის ძაბვის U ინტეგრალის დროში (t) (ან მიმდინარე):


ფიგურა: 1 . ინტეგრატორი, რომელიც დაფუძნებულია საოპერაციო გამაძლიერებელზე.<В основе действия И. ц. лежит накопление заряда на конденсаторе с ёмкостью ფრომიდან გამოყენებული დენის მიხედვით ან მაგნიტის დაგროვება. ნაკადის coil ინდუქციური ლ გამოყენებული ძაბვის ქვეშ I. c ძირითადად გამოიყენება. კონდენსატორით.<С наиб, точностью указанный принцип реализуется в интеграторе на операц. усилителе (ОУ) (рис. 1). Для идеального ОУ разность напряжений между его входами и входные токи равны нулю, поэтому ток, протекающий через сопротивление რ, მუხტის დენის ტოლია



კონდენსატორი დან, და მათი კავშირის წერტილში ძაბვა არის ნულოვანი. შედეგად, პროდუქტი RС \u003d t, რომელიც ახასიათებს კონდენსატორის მუხტის სიჩქარეს, ეწოდება. დროის მუდმივი I. გ.<Широко используется простейшая RC-I. გ (ნახ. 2, ა). ამ წრეში, კონდენსატორის დატენვის მიმდინარეობა განისაზღვრება შეყვანისა და გამომავალი ძაბვების სხვაობით, ამიტომ შეყვანის ძაბვის ინტეგრაცია ხორციელდება დაახლოებით და რაც უფრო ზუსტია, მით უფრო დაბალია გამომავალი ძაბვა შენობასთან შედარებით. ბოლო პირობა დაკმაყოფილებულია, თუ დროის მუდმივი t გაცილებით მეტია, ვიდრე დროის ინტერვალი, რომელზეც ხდება ინტეგრაცია. პულსის შეყვანის სიგნალის სწორი ინტეგრაციისთვის აუცილებელია t გაცილებით გრძელი იყოს ვიდრე პულსის ხანგრძლივობა T (ნახ .3). RL-I- ს აქვს მსგავსი თვისებები. გ. ნაჩვენებია ნახატზე. 2b, რისთვისაც დროის მუდმივია L / R.

ფიგურა: 3.1 - შეყვანის მართკუთხა პულსი; 2 - ინტეგრირებული სქემის გამომავალი ძაბვა tdT- ზე.

I. გ. გამოიყენება ხანგრძლივად მოდულირებული პულსის ამპლიტუდაში მოდულირებული პულსის გადასაყვანად, იმპულსების გახანგრძლივებისთვის, ხერხის ძაბვის მისაღებად, დაბალი სიხშირის სიგნალის კომპონენტების იზოლირებისთვის და ა.შ. I. c. თითო ოპერა. გამაძლიერებლები გამოიყენება ავტომატიზაციის მოწყობილობებში და ანალოგურ კომპიუტერებში ინტეგრაციის ოპერაციის განსახორციელებლად.

53. გარდამავალი პროცესები. კომუტაციის შესახებ კანონები და მათი გამოყენება.

გარდამავალი პროცესები - პროცესები, რომლებიც ხდება ელექტრულ წრეებში სხვადასხვა გავლენის ქვეშ, მიჰყავს ისინი სტაციონარული მდგომარეობიდან ახალ სტაციონარულ მდგომარეობაში, ანუ სხვადასხვა სახის გადართვის მოწყობილობის მოქმედებით, მაგალითად, გასაღებები, კონცენტრატორები ენერგიის წყაროს ან მიმღების ჩართვის ან გამორთვისთვის, ღია წრეების შემთხვევაში , მიკროსქემის ცალკეული მონაკვეთების მოკლედ შერთვის შემთხვევაში და ა.შ.

სქემებში გარდამავალი პროცესების წარმოშობის ფიზიკური მიზეზია მათში ინდუქტორებისა და კონდენსატორების არსებობა, ანუ ინდუქციური და ტევადი ელემენტები შესაბამის ექვივალენტურ წრეებში. ეს აიხსნება იმით, რომ ამ ელემენტების მაგნიტური და ელექტრული ველების ენერგია მკვეთრად ვერ შეიცვლება კომუტაცია (კონცენტრატორების დახურვის ან გახსნის პროცესი) წრეში.

წრეში გარდამავალი პროცესი აღწერილია მათემატიკური დიფერენციალური განტოლებით

• არაერთგვაროვანი (ერთგვაროვანი), თუ სქემის ეკვივალენტური წრე შეიცავს (არ შეიცავს) EMF და დენის წყაროებს,
• ხაზოვანი (არაწრფივი) წრფივი (არაწრფივი) წრისთვის.

გარდამავალი პროცესის ხანგრძლივობა ნანოწამების ფრაქციებიდან წლებამდე მერყეობს. დამოკიდებულია კონკრეტულ წრეზე. მაგალითად, პოლიმერული დიელექტრიკის მქონე კონდენსატორის თვითდამუხტვის დროის მუდმივმა შეიძლება მიაღწიოს ათასწლეულს. განისაზღვრება გარდამავალი პროცესის ხანგრძლივობა დროის მუდმივი ჯაჭვები.

კომუტაციის კანონები ეხება ენერგიის ინტენსიურ (რეაქციულ) ელემენტებს, ანუ ტევადობასა და ინდუქციურობას. ისინი ამბობენ: სიმძლავრის გადაჭიმული ძაბვა და ინდუქციონში არსებული სასრული სიდიდის ზემოქმედებები დროის უწყვეტი ფუნქციებია, ანუ მათ არ შეუძლიათ უცებ შეცვალონ.

მათემატიკურად, ეს ფორმულირება შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად

სიმძლავრისთვის;

ინდუქციისთვის.

კომუტაციის კანონები არის ტევადობის და ინდუქციური ელემენტების განმარტებების შედეგი.

ფიზიკურად, ინდუქციის დაქვემდებარების კანონი განმარტებულია ელექტროენერგიის თვითგამორკვევის EMF- ის უკუჩვენებით მიმდინარე ცვლილებით, ხოლო კონდენსატორის კომუტაციის კანონი აიხსნება კონდენსატორის ელექტრული ველის სიძლიერის წინააღმდეგობით გარე ძაბვის ცვლილებასთან.

54 წვნიანი დინებები, მათი მანიფესტაციები და გამოყენება.

ედი დინებები ან ფუკოს მიმდინარეობები (ჯ. ბ. ლ. ფუკოს საპატივსაცემოდ) - ედის ინდუქციური დინებები, რომლებიც წარმოიქმნება გამტარებში, როდესაც მათში შეჭრილი მაგნიტური ველი იცვლება.

Eddy დენადობა პირველად აღმოაჩინა ფრანგმა მეცნიერმა DF Arago- მ (1786-1853) 1824 წელს სპილენძის დისკზე, რომელიც მდებარეობს ღერძზე მბრუნავი მაგნიტური ნემსის ქვეშ. მდინარის დინების გამო დისკმა დაიწყო ბრუნვა. რამდენიმე წლის შემდეგ მ. ფარადეიმ ეს ფენომენი, რომელსაც არაგოს ფენომენი უწოდეს, ახსნა მის მიერ აღმოჩენილი ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის თვალსაზრისით: მბრუნავი მაგნიტური ველი იწვევს სპილენძის დისკზე მბრუნავ დენებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ მაგნიტურ ნემსთან. ედის მიმდინარეობები დეტალურად გამოიკვლია ფრანგმა ფიზიკოსმა ფუკომ (1819-1868) და მის სახელს ატარებს. მან აღმოაჩინა მბრუნავი დენებით მაგნიტურ ველში მბრუნავი ლითონის სხეულების გათბობის ფენომენი.

ფუკოს დენები წარმოიქმნება ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველის გავლენით და მათი ფიზიკური ბუნებით არანაირად არ განსხვავდება ხაზოვანი სადენებით წარმოქმნილი ინდუქციური დენებისგან. ისინი მორევი არიან, ანუ დახურულია ბეჭედში.

მასიური კონდუქტორის ელექტრული წინააღმდეგობა მცირეა, ამიტომ ფუკოს დინებები ძალზე მაღალ სიმტკიცეს აღწევს.

ფუკოს დენების თერმული ეფექტი გამოიყენება ინდუქციურ ღუმელებში - გამტარ სხეულს ათავსებენ მაღალსიხშირული მაღალი ენერგიის გენერატორის მიერ გაყვანილ კოჭაში, მასში წარმოიქმნება მბრუნავი დენები, აცხელებს დნობას.

ფუკოს დენების დახმარებით, ვაკუუმური დანადგარების ლითონის ნაწილები თბება მათი დეგაზაციისთვის.

ხშირ შემთხვევაში, ფუკოს მიმდინარეობები შეიძლება არასასურველი იყოს. მათ წინააღმდეგ საბრძოლველად ტარდება სპეციალური ზომები: სატრანსფორმატორო ბირთვების გათბობისთვის ენერგიის დანაკარგების თავიდან ასაცილებლად, ეს ბირთვები მიიღება თხელი ფირფიტებიდან, რომლებიც გამოყოფილია საიზოლაციო ფენებით. ფერისტების გაჩენამ შესაძლებელი გახადა ამ ბირთვების მყარი ფორმით წარმოება.

Eddy მიმდინარე ტესტი არის გამტარ მასალებისგან დამზადებული პროდუქტების არა დესტრუქციული ტესტირების მეთოდი.

55. ტრანსფორმატორი, ძირითადი თვისებები და კონსტრუქციის ტიპები.

მიზნები

ამ ექსპერიმენტის დასრულების შემდეგ თქვენ შეძლებთ იმის დემონსტრირებას, თუ როგორ აკონტროლებს ტევადობის და რეზისტენტული მნიშვნელობები კონდენსატორის მუხტს და დათხოვნას.

საჭირო აქსესუარები

* ციფრული მულტიმეტრი

* განლაგების პანელი

* მუდმივი ძაბვის წყარო

* წამზომი ან უყურეთ მეორადი ხელით

* საგნები:

ერთი ელექტროლიტური კონდენსატორი 22 uF, ერთი ელექტროლიტური კონდენსატორი 100 uF, ერთი რეზისტორი 33 kOhm, 1/4 W,

* ერთი რეზისტორი 100 kΩ, 1/4 W, ერთი რეზისტორი 220 kΩ, 1/4 W, ერთი რეზისტორი 1 MΩ, 1/4 W

შესავალი ნაწილი

კონდენსატორი არის ელექტრული ელემენტი, რომელიც ელექტროენერგიას ინახავს ელექტრული ველის სახით. როდესაც მუდმივი ძაბვა გამოიყენება კონდენსატორზე, ელექტრონები ტოვებენ კონდენსატორის ერთ ფირფიტს და აგროვებენ მეორე ფირფიტაზე მოქმედების ქვეშ

დაძაბულობის გარე ძალა. ეს იწვევს კონდენსატორის დატენვას გამოყენებული ძაბვის ტოლ ძაბვაზე.

კონდენსატორის ერთ ფირფიტაზე დადებითი მუხტი და კონდენსატორის მეორე ფირფიტაზე უარყოფითი მუხტი ქმნის ძლიერ ელექტრულ ველს დიელექტრიკის ფირფიტებს შორის. ეს მუხტი შენარჩუნებულია მაშინაც კი, თუ ძაბვის წყარო გათიშულია. კონდენსატორის დათხოვნა შესაძლებელია მისი ტერმინალების ერთმანეთთან დამაკავშირებლად ფირფიტების მუხტის განეიტრალების მიზნით.

კონდენსატორის გარკვეულ ძაბვაზე დათხოვნას და გადინებას სჭირდება დროის გარკვეული დრო (ეწოდება დროის მუდმივა); ეს დრო ძირითადად დამოკიდებულია კონდენსატორის ტევადობაზე და სერიულ წინააღმდეგობაზე. დატენვის დროის მუდმივი არის დრო, რაც კონდენსატორს დატენავს გამოყენებული ძაბვის 63,2% -მდე. ეს დრო (T) წამებში გამოიხატება შემდეგნაირად:

T \u003d RС

განმუხტვის დროის მუდმივი არის დრო, რაც საჭიროა კონდენსატორის განმუხტვა 36-მდე, საწყისი მუხტის 8%.

დრო, რაც სჭირდება კონდენსატორს გამოყენებული ძაბვის სრულად დამუხტვაზე ან მთლიანად ნულოვანზე დათხოვნაზე, უდრის ხუთჯერ დროის მუდმივას, ანუ 5T.

Შემაჯამებელი

მრავალი ელექტრონული სქემა ემყარება იდეას, რომ გამოიყენოს მათი დროის მუდმივი მისი სამუშაო. ასეთ სქემებში შედის, მაგალითად, დროის დაგვიანების სქემები, პულსისა და სიგნალის ფორმირების სქემები და ოცილატორის სქემები. ამ ექსპერიმენტში თქვენ გაეცნობით დატენვისა და განმუხტვის დროის მუდმივას, რეზისტორებისა და კონდენსატორების სამი სხვადასხვა ჯგუფის გამოყენებით.

ᲞᲠᲝᲪᲔᲓᲣᲠᲐ

დატენვის პროცესი

რეზისტორი 100 kOhm; კონდენსატორი 100 uf

1. შეიკრიბეთ სქემა 14-1-ზე ნაჩვენები სქემა. დააკვირდით პოლარობას ელექტროლიტური კონდენსატორის შეერთებისას.

ფიგურა: 14-1.

2. შეცვალეთ კვების ბლოკი 12 ვ.

3. გამოთვალეთ ძაბვის რაოდენობა, რომელიც გამოჩნდება კონდენსატორზე ერთჯერადი მუდმივის დროს.

ძაბვა (T) \u003d ______ V

4. დროის მუდმივის გამოთვლა ნახაზი 14-1-ში ნაჩვენები მნიშვნელობების გამოყენებით. -შეწერე შედეგი 14-ე დიაგრამაზე მე -3 სვეტში. ასევე გამოთვალეთ კონდენსატორის სრულად დატენვისთვის საჭირო დრო (5T). - დაწერე შენი შედეგი მე –4 სვეტში, დიაგრამა 14-2.

ფიგურა: 14-2

5. დააკავშირეთ თქვენი მულტიმეტრის საცდელი სადენები, პოლარულობის დაცვით, კონდენსატორის სადენებთან. მულტიმეტრი უნდა აჩვენოს 0 V. თუ ეს ასე არ არის, კონდენსატორის ფირფიტებზე არის ნარჩენი ძაბვა. ამოიღეთ იგი მოკლედ ჩართვით კონდენსატორი მიჰყავს ერთმანეთს რამდენიმე წამით. გაზომეთ ძაბვა ისევ თქვენი მულტიმეტრით, რომ დარწმუნდეთ, რომ კონდენსატორის ძაბვა ნულოვანია.

6. დატოვეთ მულტიმეტრის საცდელი სადენები კონდენსატორის სადენებთან, 100 კვ რეზისტორის უფასო დასასრული შეუერთეთ ელექტროენერგიის მიწოდებას + 12 ვ. გაწევრიანების დროს

დაიწყეთ წამზომი ან დაიწყეთ დრო თქვენი საათის მეორე ხელით. როდესაც კონდენსატორზე ძაბვა იზრდება, შენიშნეთ სიდიდე. როდესაც კონდენსატორზე ძაბვა მიაღწევს თქვენს მიერ გამოანგარიშებულ მნიშვნელობას მე -2 ნაბიჯში, გაითვალისწინეთ წამზომი ან მეორადი დრო. - ჩაიწერეთ ეს მნიშვნელობა, როგორც გაზომილი დროის მუდმივა, დიაგრამა 14-2-ის სვეტში.

ᲨᲔᲜᲘᲨᲕᲜᲐ: გაიმეორეთ ეს ნაბიჯი რამდენჯერმე, რათა დარწმუნდეთ, რომ თქვენი დრო შედარებით ზუსტია. ყოველივე ამის შემდეგ, თქვენ ცდილობთ დააკვირდეთ როგორც ვოლტმეტრის კითხვას, ისე წამზომს, რომ განსაზღვროთ კონკრეტული ძაბვის დონის მისაღწევად საჭირო დრო. ეს სახიფათო ოპერაციაა, ამიტომ გაზომეთ რამდენჯერმე გაზომვის უკეთესი სიზუსტისთვის. ყურადღება:

თუ თქვენ გჭირდებათ ექსპერიმენტის გამეორება, ამოიღეთ 10k რეზისტორი და მთლიანად დაასხით 100uF კონდენსატორი ყოველი დამატებითი გაზომვის დაწყებამდე. 7. სრულად ჩაასხით კონდენსატორი და ხელახლა დააკავშირეთ ტესტები. შეეხეთ 100K რეზისტორის უფასო მიწოდებას ელექტროენერგიის მიწოდებაზე + 12 ვ. ამჯერად, გაზომეთ დრო, რომ კონდენსატორი სრულად დატენოს გამოყენებული ძაბვისთვის, რომელიც გაზომეთ ნაბიჯი 1. როგორც ადრე, დაიწყეთ დრო წამზომიდან ან მეორე ხელიდან, რადგან ძაბვას მიმართავთ რეზისტორზე. - დაწერე ეს იზომება დრო,

საჭიროა კონდენსატორის სრულად დამუხტვა, 14-2 ნახაზის მე -6 სვეტში.

რეზისტორი 11 კმ; კონდენსატორი 22 uf

8. გაიმეორეთ ნაბიჯები 4 – დან 7. – მდე 22 uF კონდენსატორისა და 100 kΩ რეზისტორის გამოყენებით. -14-2 სურათის ცხრილის ველების შევსება, როგორც ადრე გააკეთეთ. თქვენი გათვლილი და გაზომილი მნიშვნელობებით.

რეზისტორი 220 კ 0 მ; კონდენსატორი 100 uf

9. გაიმეორეთ ნაბიჯები 4 – დან 7 – მდე, მაგრამ ამჯერად გამოიყენეთ 100 uF კონდენსატორი და 220 kΩ რეზისტორი. -დაწერეთ თქვენი გათვლილი და გაზომული მნიშვნელობები ცხრილში, სურათი 14-2.

დაკვირვება

10. ნახულობთ 14-2 სურათზე მოცემულ ინფორმაციას და ამჩნევთ სხვადასხვა დროში მიღებულ განსხვავებულ წინააღმდეგობას და ტევადობის მნიშვნელობებს, გააკეთეთ საკუთარი დასკვნა დროის მუდმივობაზე წინააღმდეგობის და ტევადობის მნიშვნელობების გავლენის შესახებ.

განმუხტვის პროცესი

რეზისტორი 100 კმ; კონდენსატორი 100 uf

11. ჩართეთ სქემა, რომ ემთხვეოდეს სქემა 14-3 ნახატზე. დააკვირდით პოლარობას ელექტროლიტური კონდენსატორის შეერთებისას. ექსპერიმენტის ამ ნაწილში თქვენ წარმოაჩენთ კონდენსატორის განმუხტვის პროცესს. ამისათვის დააკავშირეთ რეზისტორი კონდენსატორთან.

ფიგურა: 14-3

12. გამოთვალეთ სქემის დროის მუდმივი და დრო, რაც საჭიროა კონდენსატორის სრულად გამოსაღებად და დაწერეთ თქვენი მონაცემები სვეტში 3 ნახაზზე 14-4.

ფიგურა: 14-4

ელექტროენერგიის მიწოდება, რომელიც გაზომეთ ნაბიჯში 1. გამოთვალეთ ძაბვის რაოდენობა, რომელიც იქნება კონდენსატორზე მისი განმუხტვის შემდეგ ერთჯერადი მუდმივით.

ძაბვა (t) \u003d _______ V

რეზისტორი 100 kOhm; კონდენსატორი 22 uf

14. შეაერთეთ თქვენი მულტიმეტრის საცდელი სადენები 22 μF კონდენსატორთან. ამ დროს ძაბვა უნდა იყოს ნულოვანი, ვინაიდან კონდენსატორის ფირფიტებზე ნებისმიერი მუხტი აღმოიფხვრა კონდენსატორის 1 MΩ რეზისტორის საშუალებით განტვირთვის დროს. ჩართეთ ჩართვა კვების ბლოკის + 12 ვ ტერმინალთან. კონდენსატორი დაუყოვნებლივ ეტენება მიწოდების ძაბვას; არ არსებობს წინააღმდეგობა, რომელიც დაკავშირებულია სერიულად კონდენსატორთან.

15. გააგრძელეთ მულტიმეტრის საცდელი სადენების დაჭერა კონდენსატორის სადენებზე. ელექტროენერგიის მიწოდება + 12 ვ ტერმინალიდან ამოიღეთ შემაერთებელი მავთული. მავთულის ამოღების პარალელურად, დაიწყეთ დროის დათვლა თქვენი წამზომით ან საათის მეორე ხელით. დააკვირდით ძაბვას კონდენსატორის ტერმინალებზე. როდესაც ძაბვა მიაღწევს სწორ მნიშვნელობას, შეამჩნიეთ დრო. -იწერეთ დროის მუდმივი ცხრილის მე -5 სვეტში, ნახაზი 14-4. როგორც ადრე. შეიძლება მოისურვოთ რამდენჯერმე გაიმეოროთ მე –13 და მე –14 ნაბიჯები გაზომვის სიზუსტის გასაუმჯობესებლად. ყოველივე ამის შემდეგ, მას შემდეგ, რაც თქვენ უნდა დაიცვას ორი ნიშანი ერთდროულად გაზომვა საკმაოდ რთულია. რამდენიმე კითხვას საშუალოდ მიიღებთ უფრო ზუსტ გაზომვას.

რეზისტორი 220 kOhm; კონდენსატორი 22 uf

16. გაიმეორეთ ნაბიჯები 12 – დან 15 – მდე, მაგრამ ამჯერად გამოიყენეთ 22 uF კონდენსატორი და 220 kΩ რეზისტორი. გამოთვალეთ განმუხტვის დრო ისევ ერთჯერადი მუდმივისა და ხუთი დროის მუდმივისთვის. - დაწერეთ თქვენი მონაცემები ცხრილში, სურათი 14-4.

დაკვირვება

17. ნახულობთ 14-4 ნახაზში მოცემულ ინფორმაციას და შეამჩნევთ სხვადასხვა დროს მიღებულ წინააღმდეგობას და ტევადობას, გამოაქვეყნეთ დასკვნა განმუხტვის დროსა და წინააღმდეგობის და ტევადობის მნიშვნელობებს შორის დამოკიდებულებასთან დაკავშირებით.

18. თქვენს გამოანგარიშებულ და გაზომულ სიდიდეებს შორის შედარების საფუძველზე ახსენით შესაძლო შეუსაბამობები.

მიმოხილვითი კითხვები

1. კონდენსატორის სრულად დატენვას სჭირდება იგივე დრო, რაც სჭირდება მისი სრული განმუხტვას:

ა) განცხადება სიმართლეა,

ბ) განცხადება მცდარია.

2. რომელ ძაბვაზე დაიმუხტება 5 μF კონდენსატორი 10 kOhm რეზისტორის მეშვეობით ერთ დროის მუდმივობაში, როდესაც ის 6 V ელექტრომომარაგებას უკავშირდება?

3. რამდენი ხანი სჭირდება კონდენსატორს კითხვა 2 – დან სრულად გამოყოფამდე?

4. კონდენსატორს სჭირდება 80 მილიწამი სრულად დატენვისთვის. ამიტომ, დროის მუდმივაა:

5. R (წინააღმდეგობა) და C (ტევადობა) მოცემულ მნიშვნელობებში, ტევადობა გაორმაგებულია და წინააღმდეგობა განახევრდება, ხოლო დროის მუდმივაა:

ა) იგივე რჩება,

ბ) ორჯერ,

გ) ოთხკუთხედები,

დ) განახევრებულია.

No23 ლაბორატორიული სამუშაო.

RC- ჯაჭვები.

მიზანი: შესწავლა RC - ჯაჭვები.

მოწყობილობა: სიმულაციური სისტემა მულტიციმი .

შესავალი

Ვოლტაჟი(სიმბოლო U, ზოგჯერ E). ორ წერტილს შორის ძაბვა არის ენერგია (ან სამუშაო), რომელიც იხარჯება ერთი დადებითი მუხტის გადასაადგილებლად დაბალი პოტენციალის წერტილიდან მაღალი პოტენციალის წერტილზე (ანუ პირველ წერტილს უფრო უარყოფითი პოტენციალი აქვს, ვიდრე მეორე). ძაბვა ასევე მოუწოდა პოტენციური განსხვავებაან ელექტრომამოძრავებელი ძალა(ე.მ. ფ.) ძაბვის საზომი ერთეულია ვოლტი. როგორც წესი, ძაბვები იზომება ვოლტებში (V), კილოვოლტებში (1 კვ \u003d 10-3 ვ), მილივოლტებში (1 მვ \u003d 10 -3 ვ), ან მიკროვოლტებში (1 მკვ \u003d 10 -6 ვ).

მიმდინარე(სიმბოლო I). მიმდინარე არის სიჩქარე, რომელზეც ელექტრული მუხტი მიდის. დენის საზომი ერთეული არის ამპერი. ჩვეულებრივ, მიმდინარეობა იზომება ამპერებში (A), მილიამპერებში (1 mA \u003d 10 -3 A), მიკროამპერებში (1 მკA \u003d 10 -6 A), ნანოამპერებში (1 nA \u003d 10 -9 A). 1 ა მიმდინარეობა იქმნება 1 კულონის მუხტის გადაადგილებით 1 წამში ტოლი დროით. ჩვენ შევთანხმდით, რომ ჩავთვალოთ, რომ წრეში მიმდინარე جریان მიედინება უფრო პოზიტიური პოტენციალის წერტილიდან უფრო უარყოფითი პოტენციალის წერტილამდე, თუმცა ელექტრონი მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით.

ძაბვა ყოველთვის იზომება წრეში ორ წერტილს შორის, მიმდინარეობა ყოველთვის მიედინება წრეში მდებარე წერტილში ან სქემის რომელიმე ელემენტის გავლით.

კირხოფის კანონები.

წერტილში მიმავალი დინების ჯამი უდრის მასში გამომავალი დინების ჯამს (მუხტის დაცვა). ელექტრონიკაში წრის ამ წერტილს ეწოდება კვანძი... შედეგი გამომდინარეობს ამ კანონიდან: სერიულ წრეში, მიმდინარეობა ყველა წერტილში იგივეა.

როდესაც ელემენტები დაკავშირებულია პარალელურად (ნახ. 1), ძაბვა თითოეულ ელემენტზე იგივეა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ძაბვის ჯამი A და B წერტილებს შორის, იზომება ამ წერტილების დამაკავშირებელი წრის ნებისმიერი ფილიალის გასწვრივ, იგივეა და უდრის ძაბვას A და B წერტილებს შორის.

ზოგჯერ ეს წესი ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად: ძაბვის წვეთების ჯამი წრის ნებისმიერ დახურულ წრეში ნულის ტოლია.

პასიური ელექტრონიკა- ეს არის ელემენტები, რომლებსაც მხოლოდ სიგნალის შესუსტება შეუძლიათ (რეზისტორი, კონდენსატორი, ინდუქცია).

რეზისტორი. წრიული მონაკვეთის ძაბვის ვარდნა პირდაპირპროპორციულია წრეში მიმდინარე დინების და უკუპროპორციულია მიმდინარე სიძლიერეზე:

(ომის კანონი). ობიექტებს, რომელთათვისაც ომის კანონი დაკმაყოფილებულია, რეზისტორებს უწოდებენ. ამასთან, ომის კანონი არ არის შესრულებული ყველა ელემენტისთვის. მაგალითად, ნეონის ნათურაში მიმდინარე დინება არის გამოყენებული ძაბვის არაწრფივი ფუნქცია (ის ნულოვანი რჩება კრიტიკული ძაბვის მნიშვნელობამდე და მკვეთრად იზრდება კრიტიკულ კუთხეში). იგივე შეიძლება ითქვას სხვა ელემენტების მთლიან ჯგუფზე - დიოდებზე, ტრანზისტორებზე, ნათურებზე.

რეზისტორები მზადდება გამტარი მასალისგან (გრაფიტი, თხელი ლითონი ან გრაფიტის ფილმი, ან დაბალი გამტარ მავთული). წინააღმდეგობა R იზომება ომებში, თუ ძაბვა U გამოხატულია ვოლტებში, ხოლო მიმდინარე I ამპერებში.

რეზისტორის პარამეტრები:

წინააღმდეგობის ნომინალური მნიშვნელობა R (Ohm, kOhm, MOhm, mOhm);

ტოლერანტობა + R (% -ით): ჩვეულებრივი რეზისტორებისთვის - + 5%,+ 10%, სიზუსტისთვის - + 1%,+ 0,01%;

ნომინალური სიმძლავრე არის სიმძლავრე, რომელსაც რეზისტორი შეუძლია გაფანტოს სივრცეში დიდი ხნის განმავლობაში მისი თვისებების შეცვლის გარეშე (ტიპიური სიმძლავრე: 0,0625W, 0,125W).

რეზისტორების სერია და პარალელური კავშირი.წინააღმდეგობის განსაზღვრებიდან გამომდინარეობს შემდეგი დასკვნები:

ნახ. 2 რეზისტორის კავშირები.

რეზისტორის მარკირება.შიდა ინდუსტრია იყენებს წარწერებს რეზისტორების მონიშვნისთვის: E - Ohm, K - KOm, M - MOhm. მაგალითად, 1K8 რეზისტორზე წარწერა ნიშნავს 1.8KOM, K47 - 0.47Kohm, 5M6 - 5.6Mohm, 4E7 - 4.7ohohm.

საზღვარგარეთის ინდუსტრია ფერადი კოდირებულია. რეზისტორს, როგორც წესი, აქვს 5 ფერადი რგოლი. ცხრილი 1 გვიჩვენებს რეზისტორების ფერის კოდირებას.

ცხრილი # 1.ფერადი კოდირებული რეზისტორები.

	წინააღმდეგობა				(მე -5 ჩიხი)
	(პირველი ჩიხი)	(მე -2 ზოლი)	(მე -3 ჩიხი)	ფაქტორი (მე -4 ჩიხი)
ვერცხლისფერი
ოქროსფერი
ყავისფერი
ნარინჯისფერი
იისფერი

რეზისტორის ნომინალური წინააღმდეგობა არ არის არჩეული თვითნებურად, მაგრამ სტანდარტული დიაპაზონიდან (ცხრილი 2).

ცხრილი 2

მწკრივის აღნიშვნა			მწკრივის აღნიშვნა

კონდენსატორი – ეს არის მოწყობილობა, რომელსაც აქვს ორი ტერმინალი და გააჩნია თვისება, რომ ამ მოწყობილობის მიერ დაგროვილი მუხტი პირდაპირპროპორციულია ტერმინალებს შორის ძაბვისა და პროპორციულობის ფაქტორს ეწოდება კონდენსატორის ტევადობა (Q \u003d CU).

კონდენსატორი C ფარადიანი სიმძლავრით, რომელზეც ვოლტაჟი გამოიყენება, ააგროვებს მუხტი Qcoulomb ერთ ფირფიტაზე და –Q– მეორეზე.

Q– ს გამოხატვის დიფერენცირებას ვიღებთ

... ამ გამოთქმიდან გამომდინარეობს, რომ კონდენსატორი უფრო რთული ელემენტია, ვიდრე რეზისტორი; მიმდინარე პროპორციულია არა მხოლოდ ძაბვის: არამედ ძაბვის შეცვლის სიჩქარეზე. თუ 1F სიმძლავრის კონდენსატორზე ვოლტაჟი 1 წამში შეიცვლება 1V– ით, მაშინ მივიღებთ 1A– ს მიმდინარეობას. და პირიქით, 1A დენი 1F კონდენსატორის მეშვეობით იწვევს 1 ვ წამში ძაბვის შეცვლას. ტევადობა 1F ტოლია ძალიან დიდი და ამიტომ ისინი ხშირად გაუმკლავდებიან მიკროფარადებს (μF) ან პიკოფარადებს (pF).

კონდენსატორის ძირითადი პარამეტრები:

ნომინალური სიმძლავრე;

მაქსიმალური ძაბვა არის ძაბვა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონდენსატორზე დიდი ხნის განმავლობაში და არ გამოიწვიოს რაიმე ცვლილებები მის თვისებებში.

კონდენსატორის გადახრა + ToleС (ტოლერანტობა)

კონდენსატორების სერია და პარალელური კავშირი.რამდენიმე პარალელურად დაკავშირებული კონდენსატორის სიმძლავრე მისი სიმძლავრის ჯამის ტოლია. ამის გადამოწმება ძნელი არ არის: ვრცელდება ძაბვა პარალელურ კავშირზე

CU \u003d Q \u003d Q1 + Q2 + Q3 +… \u003d C1U + C2U + C3U +… \u003d (C1 + C2 + C3 +…) U ან C \u003d C1 + C2 + C3 +.

კონდენსატორების სერიული კავშირისთვის, ჩვენ გვაქვს იგივე გამოხატვა, როგორც რეზისტორების პარალელური კავშირისთვის:

.

კონკრეტულ შემთხვევაში ორი კონდენსატორი:

.

ნომინალური მნიშვნელობა, ისევე როგორც რეზისტორი, შეირჩევა სტანდარტული დიაპაზონიდან (ცხრილი 3). სიმძლავრის სტანდარტული მნიშვნელობა განისაზღვრება ფორმულით ფრომიდან\u003d a * 10 n, n \u003d 0,1,2,3, a კოეფიციენტების მნიშვნელობები მოცემულია ცხრილში 3.

ცხრილი 3

მწკრივის აღნიშვნა			მწკრივის აღნიშვნა

RC - სქემები: ძაბვის და დენის ცვლილებები დროთა განმავლობაში. AC ტიპის სქემების (ან, ზოგადად, სხვადასხვა ძაბვის და დენის მქონე მოქმედი წრეების) ანალიზისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორი ტიპის მახასიათებელი. პირველი, შესაძლებელია განიხილონ ძაბვის U და I ცვლილებები დროში, და მეორე, ამპლიტუდის ცვლილება სიგნალის სიხშირის შეცვლისას. ორივე და სხვა მახასიათებლებს აქვთ თავიანთი უპირატესობა და თითოეულ პრაქტიკულ შემთხვევაში უნდა აირჩიოთ შესაფერისი.

კითხვაზე პასუხის გასაცემად, რა თვისებები აქვთ სქემებს, რომლებიც შეიცავს კონდენსატორებს, გაითვალისწინეთ უმარტივესი RC სქემა (ნახ. 3).

ნახ. 3 RC სქემა. ნახ .4. RC- მიკროსქემის განმუხტვის სიგნალი.

გამოვიყენოთ ადრე მიღებული გამოხატვა სიმძლავრისთვის:. ეს გამოთქმა არის დიფერენციალური განტოლება, რომლის ამოხსნას აქვს ფორმა

e - t / RC. აქედან გამომდინარეობს, რომ თუ დამუხტული კონდენსატორი უკავშირდება რეზისტორს, ის დაიცლება, როგორც ნაჩვენებია ნახაზზე 4.

დროის მუდმივი.პროდუქტს RC ეწოდება ჯაჭვის დროის მუდმივას. თუ R იზომება ომებში, C არის ფარადებში, მაშინ RC- ის პროდუქტი იზომება წამებში. კონდენსატორისთვის, 1μF ტევადობა, რომელიც უკავშირდება 1kΩ რეზისტორს, დროის მუდმივაა 1ms. თუ კონდენსატორი წინასწარ იყო დამუხტული, ხოლო მასზე ძაბვაა 1V, მაშინ როდესაც რეზისტორი უკავშირდება, წრეში გამოჩნდება 1mA მიმდინარე.

ნახ. 5 RC სქემა. ნახ .6.

სურათი 5 გვიჩვენებს ოდნავ განსხვავებულ განლაგებას. T \u003d 0 დროს, წრე უკავშირდება ბატარეას. ასეთი წრედის მუშაობის აღწერილი განტოლება შემდეგია: მე = გ(dU/ დტ) =(უin -უგარეთ) /რდა აქვს გამოსავალი უგარეთ \u003dუ+ შიეე - ტ / RC . მუდმივი დაგანისაზღვრება საწყისი პირობებიდან (ნახ .6): უ =0 საათზე ტ =0 საიდან ა=- უწელსდა უგარეთ \u003dუწელს (1 -ე - ტ / RC ).

ბალანსის დამყარება.T \u003e\u003e RC პირობით, ძაბვა აღწევს Uin მნიშვნელობას (ხუთი წესი: ხუთი დროის მუდმივის ტოლი დროში, კონდენსატორი იშლება ან იტენება 99% -ით). თუ შემდეგ შეცვალეთ შეყვანის ძაბვა Uin (გახადეთ იგი, მაგალითად, ნულის ტოლი), მაშინ ძაბვა კონდენსატორზე U შემცირდება, ახალი მნიშვნელობისკენ მიდრეკილება ე - ტ / RC ... მაგალითად, თუ შეყვანილზე გამოიყენება მართკუთხა სიგნალი Uin, გამომავალ Uout– ზე სიგნალს ექნება სურათი 7 – ში ნაჩვენები.

(ზედა სიგნალები), იმ პირობით, რომ მეშვეობით

რეზისტორი მიეწოდება მართკუთხა პულსით.

აქ ჩნდება კითხვა: რა არის ცვლილებების კანონი თვითნებურისთვის უ(ტ)? მასზე პასუხის გასაცემად, თქვენ უნდა ამოხსნათ არაჰომოგენური დიფერენციალური განტოლება. შედეგად, მივიღებთ:

უწელს ე - (t-  ) / RC დტ

მიღებული გამოხატვის მიხედვით, RC- წრე შეყვანის ძაბვას საშუალოდ პროპორციული კოეფიციენტით ე -  ტ / RC , სად  ტ =  - ტ.

დიფერენცირებადი სქემები. განვიხილოთ ფიგურა 8-ზე ნაჩვენები სქემა. C კონდენსატორზე ძაბვა არის უin -უგარეთ,ისე მე = Cd(უin -უგარეთ) /დტ = უგარეთ /რ.

ნახ .8. დიფერენცირებადი RC სქემა.

თუ რეზისტორი და კონდენსატორი შეირჩევა ისე, რომ წინააღმდეგობა R და ტევადობა C საკმარისად მცირეა და მდგომარეობა dUგარეთ /დტ << dU/დტ, შემდეგ

გ(dU/დტ) = უგარეთ /რ ან უგარეთ (ტ) = RC [ dU(ტ)/ დტ].

ამრიგად, მივიღეთ, რომ გამომავალი ძაბვა პროპორციულია შეყვანის სიგნალის შეცვლის სიჩქარეზე.

იმისათვის რომ მდგომარეობა dUგარეთ /დტ << dU/დტ, კომპოზიცია RCუნდა იყოს პატარა, მაგრამ წინააღმდეგობა რარ უნდა იყოს ძალიან მცირე, რომ არ "ჩატვირთოს" გამომავალი (ძაბვის ნახტომით შეყვანისას, კონდენსატორზე ძაბვის ცვლილება ნულოვანია და რ წარმოადგენს დატვირთვას წრიული გამოსასვლელი მხრიდან). თუ წრეში შესასვლელად გამოყენებულია მართკუთხა სიგნალი, მაშინ გამომავალ სიგნალს ექნება სურათი 9-ში ნაჩვენები.

ნახ .9. შეყვანის და გამომავალი სიგნალები

დიფერენცირებადი RC- წრე.

დიფერენცირების ჯაჭვები მოსახერხებელია გამოსაყენებლად წინადა უკანა კიდეებიპულსის სიგნალები . ციფრულ წრეებში ზოგჯერ შეგიძლიათ იპოვოთ ისეთი სქემები, როგორიც ნაჩვენებია ნახაზზე 10.

ნახ .10. პულსის წინა კიდის იზოლაცია.

დიფერენცირებული RC სქემა წარმოქმნის იმპულსებს მოკლე მწვერვალების სახით, როდესაც შეყვანის სიგნალი ჩართულია, ხოლო გამომავალი ბუფერული გამაძლიერებელი ამ პულსებს მოკლე მართკუთხა პულსებად აქცევს. რეალურ სქემებში, უარყოფითი პიკი მცირეა ბუფერში ჩასმული დიოდის გამო.

ინტეგრირებული ჯაჭვები. განვიხილოთ ფიგურა 11-ზე ნაჩვენები სქემა. R რეზისტორზე ძაბვა უდრის Uin –Uout– ს, ამიტომ მე = გ(dU/ დტ) =(უin -უგარეთ) /რ. თუ პირობა დაკმაყოფილებულია უგარეთ<< უწელსპროდუქტის უფრო დიდი ღირებულების გამო RC, მაშინ მივიღებთ FROM (dUგარეთ /დტ)უ/რ ან უგარეთ (ტ) = უ(ტ) დტ + კონსტ.

ნახ .11. RC სქემის ინტეგრირება.

წრეში მივიღეთ შეყვანის სიგნალის ინტეგრირება დროთა განმავლობაში. სურათი 12 გვიჩვენებს, თუ როგორ შეიძლება დაგვიანებული პულსის მიღება RC სქემის გამოყენებით. სამკუთხედებზე გამოსახულია CMOS ბუფერული გამაძლიერებლები. ისინი უფრო მაღალ დონის დონეს (DC მიწოდების ძაბვის ღირებულების ნახევარზე მეტს) და პირიქით. პირველი ბუფერული გამაძლიერებელი ახდენს შეყვანის სიგნალის რეპროდუცირებას და უზრუნველყოფს მცირე გამომავალ წინაღობას, რითაც ხელს უშლის RC მიკროსქემის გავლენას სიგნალის წყაროზე. RC მიკროსქემის მახასიათებლის მიხედვით, გამომავალი სიგნალი შეფერხებულია შეყვანის შედარებით, ამიტომ გამომავალი ბუფერული გამაძლიერებელი შედის 10 მკმ შეყვანის ძაბვის ნახტომის შემდეგ (RC ჩართვის ძაბვა აღწევს მისი მაქსიმალური მნიშვნელობის 50% -ს 0.7RC– ით). მსგავსი სქემა გამოიყენება იმპულსის გადადების დროში, რომლის დროსაც შეიძლება მოხდეს მოვლენა.

ნახ .12. RC სქემის ფორმირებისთვის

დაგვიანებული ციფრული სიგნალი.

გაითვალისწინეთ, რომ მდგომარეობა Uout<

ინტეგრირებული სქემები ფართოდ გამოიყენება ანალოგურ ტექნოლოგიაში. ისინი გამოიყენება მართვის სისტემებში, უკუკავშირის სქემებში, ანალოგურ – ციფრულ გარდაქმნასა და რხევების წარმოქმნაში.

პრაქტიკული ნაწილი

MultiSim სიმულაციური სისტემაში გიწვევთ შემდეგი ამოცანების შესრულებაზე:

განავითარეთ დიფერენცირებადი RC- წრიული წრის დრო მუდმივი \u003d 0,1 წმ და წინააღმდეგობა R \u003d 100 Ohm. მიიღეთ დროის დიაგრამები და აუხსენით როგორ მუშაობს.

ინტეგრირებადი RC- წრიული სქემის შემუშავება დროის მუდმივით \u003d 0,01 წმ. მიიღეთ დროის დიაგრამები და აუხსენით როგორ მუშაობს.

შეიკრიბეთ სქემა, რომელიც ნაჩვენებია ნახაზზე 10, ერთადერთი განსხვავება, რომ ელექტროენერგიის მიწოდება უკავშირდება რეზისტორს დადებითი ბოძით. მიიღეთ დროის დიაგრამები და ახსენით დაკვირვებული ნიმუში.

შეიკრიბეთ სქემა 12-ზე ნაჩვენები სქემა, R \u003d 100kΩ წინააღმდეგობით და C \u003d 1000pF ტევადობით. მიიღეთ დროის დიაგრამები და განსაზღვრეთ დაგვიანების დრო.

ტესტის კითხვები

Ვოლტაჟი.

რეზისტენტული.

კონდენსატორები.

რა მახასიათებლებია AC წრეების ანალიზისთვის?

ცნება "დროის მუდმივი" და წონასწორობის დამყარების პირობა.

დიფერენცირებადი სქემები: წრე, მოქმედების პრინციპი, გამოყენება.

ინტეგრირებული სქემები: წრე, მოქმედების პრინციპი, გამოყენება.

Sawtooth სიგნალის გენერატორები.

ცნობების სია

Tokheim R. ციფრული ელექტრონიკის საფუძვლები. მ .: მირი, 1988, 392 გვ.

პოტემკინ ი.ს. ციფრული ავტომატიზაციის ფუნქციური ერთეულები. M .: Energoatomizdat, 1988, 320-იანი წლები.

Horowitz P., Hill W. წრიული ხელოვნება. მ .: მირი, 1998 წ.

Jansen J. ციფრული ელექტრონიკის კურსი. ტომი 1, ტომი 2, მ .: მირი, 1987

Tooley M. ციფრული ელექტრონიკის ცნობარი. M .: Energoatomizdat, 1990, 176s.

მალცევა L.A., Fromberg E.M., Yampolsky V.S. ციფრული ტექნოლოგიის საფუძვლები. მ .: რადიო და კომუნიკაცია, 1987, 128 გვ.

ზელდინი ე.ა. ციფრული ინტეგრირებული სქემები ინფორმაციულ და საზომ მოწყობილობებში. ლ .: Energoatomizdat, 1986, 280 წ.

შილო ვ.ლ. პოპულარული ციფრული მიკროსქემები. დირექტორია. მ.: მეტალურგია, 1988, 352 წ.

Presnukhin L.N., Vorobiev N.V., Shishkevich A.A. ციფრული მოწყობილობების ელემენტების გაანგარიშება. მ .: უმაღლესი სკოლა, 1991, 526 წლები.

Ugryumov E. ციფრული სქემა. SPb .: BHV- პეტერბურგი, 2001, 528s.

Yu.V. Novikov ციფრული მიკროსქემის საფუძვლები. მ .: მირი, 2001, 379 წლები.

პარტალა ო.ნ. ციფრული ელექტრონიკა. SP

განვიხილოთ ელექტრული წრე, რომელიც დამზადებულია წინააღმდეგობის მქონე რეზისტორისგან რ და ტევადობის კონდენსატორი გნაჩვენებია ნახატზე.

ელემენტები რ და გ უკავშირდება სერიას, რაც ნიშნავს, რომ მათი წრეში მიმდინარე მიმდინარეობა შეიძლება გამოხატავდეს კონდენსატორის მუხტის ძაბვის წარმოებულზე დაყრდნობით dQ / dt \u003d C (dU / dt) და ომის კანონი U / R... რეზისტორის ტერმინალებზე ძაბვა აღინიშნება უ რ.
შემდეგ თანასწორობა მოხდება:

ჩვენ გავაერთიანებთ ბოლო გამონათქვამს ... განტოლების მარცხენა მხარეს განუყოფელი იქნება U გარეთ + კონსტ... გადავიტანოთ მუდმივი კომპონენტი კონსტ მარჯვენა მხარეს იგივე ნიშნით.
მარჯვენა მხარეს არის დროის მუდმივი RC მიიღეთ ინტეგრალური ნიშანი:

შედეგად, აღმოჩნდა, რომ გამომავალი ძაბვა გარეთ ხარ რეზისტორის ტერმინალებში ძაბვის ინტეგრალის პირდაპირპროპორციული, შესაბამისად, შეყვანის მიმდინარეობა მე.
მუდმივი კომპონენტი კონსტ არ არის დამოკიდებული წრის ელემენტების რეიტინგებზე.

გამომავალი ძაბვის პირდაპირი პროპორციული დამოკიდებულების უზრუნველსაყოფად გარეთ ხარ შეყვანის ინტეგრალის შენ ხარ, საჭიროა შეყვანის ძაბვის პროპორციულობა შეყვანის მიმდინარეობასთან.

არაწრფივი ურთიერთობა U in / I in შეყვანის წრეში გამოწვეულია იმით, რომ კონდენსატორის მუხტი და განმუხტვა ხდება ექსპონენციალურად ე -t / τ, რაც ყველაზე არაწრფივია t / τ ≥ 1, ანუ როდესაც მნიშვნელობა ტ პროპორციული ან მეტი τ .
Აქ ტ - ამ პერიოდში კონდენსატორის დატენვის ან დათხოვნის დრო.
τ = RC - დროის მუდმივი - რაოდენობების პროდუქტი რ და გ.
თუ ავიღებთ დასახელებებს RC ჯაჭვები როდის τ ბევრად მეტი იქნება ტ, შემდეგ ექსპონენტის საწყისი სეგმენტი მოკლე პერიოდის განმავლობაში (ამასთან დაკავშირებით τ ) შეიძლება იყოს საკმარისად წრფივი, რომ უზრუნველყოს შეყვანის ძაბვასა და დენს შორის საჭირო პროპორციულობა.

უბრალო ჯაჭვისთვის RC დროის მუდმივი ჩვეულებრივ მიიღება სიდიდის 1-2 ბრძანებით, ვიდრე ცვლადი შეყვანის სიგნალის პერიოდი, შემდეგ შეყვანის ძაბვის ძირითადი და მნიშვნელოვანი ნაწილი დაეცემა რეზისტორის ტერმინალებზე, რაც უზრუნველყოფს საკმარისად ხაზოვან დამოკიდებულებას U in / I in ≈ R.
ამ შემთხვევაში, გამომავალი ძაბვა გარეთ ხარ შეყვანის ინტეგრალის პროპორციული იქნება შენ ხარ.
დასახელების მნიშვნელობები უფრო დიდია RC, რაც უფრო მცირეა ცვლადი კომპონენტი გამომავალზე, მით უფრო ზუსტი იქნება ფუნქციის მრუდი.

უმეტეს შემთხვევაში, ინტეგრალის ცვლადი კომპონენტი არ არის საჭირო ამგვარი წრეების გამოყენებისას, საჭიროა მხოლოდ მუდმივა კონსტ, შემდეგ დასახელებები RC შეიძლება შეირჩეს რაც შეიძლება დიდი, მაგრამ შემდეგი ეტაპის შეყვანის წინააღმდეგობის გათვალისწინებით.

მაგალითად, გენერატორის სიგნალი - დადებითი კვადრატული ტალღა 1 ვ, 2 მმ პერიოდის განმავლობაში, იკვებება მარტივი ინტეგრირებული სქემის შეყვანაში RC დასახელებებით:
რ \u003d 10 kOhm, ფრომიდან \u003d 1 uF. შემდეგ τ = RC \u003d 10 მმ

ამ შემთხვევაში, დროის მუდმივი მხოლოდ ხუთჯერ მეტია დროის მონაკვეთზე, მაგრამ ვიზუალურად, ინტეგრაცია საკმაოდ ზუსტად ისახება.
დიაგრამაზე ნაჩვენებია, რომ გამომავალი ძაბვა 0.5 ვ მუდმივი კომპონენტის დონეზე სამკუთხა ფორმის იქნება, რადგან სექციები, რომლებიც დროში არ შეიცვლება, ინტეგრალისთვის მუდმივია (ჩვენ აღვნიშნავთ მას ა), და მუდმივის ინტეგრალური იქნება წრფივი ფუნქცია. ∫adx \u003d ცული + კონსტ... მუდმივის მნიშვნელობა ა განსაზღვრავს წრფივი ფუნქციის დახრილობის ტანგენსს.

ჩვენ ვაერთიანებთ სინუსოიდს, მივიღებთ კოსინუსს საპირისპირო ნიშნით Insinxdx \u003d -cosx + კონსტ.
ამ შემთხვევაში, მუდმივი კომპონენტი კონსტ = 0.

თუ შეყვანისას სამკუთხა სიგნალს მიმართავთ, გამომავალი იქნება სინუსოიდული ძაბვა.
ფუნქციის წრფივი ნაწილის ინტეგრალია პარაბოლა. უმარტივესი ფორმით ∫xdx \u003d x 2/2 + კონსტ.
მულტიპლიკატორის ნიშანი განსაზღვრავს პარაბოლას მიმართულებას.

უმარტივესი ჯაჭვის მინუსი ის არის, რომ გამომავალი ცვლადი კომპონენტი შეყვანის ძაბვასთან შედარებით ძალიან მცირეა.

განვიხილოთ საოპერაციო გამაძლიერებელი (OA) როგორც ინტეგრატორი სურათზე ნაჩვენები სქემის მიხედვით.

OP-amp- ისა და Kirchhoff- ის წესის უსასრულოდ დიდი წინააღმდეგობის გათვალისწინებით, აქ თანასწორობა მართალი იქნება:

მე \u003d I R \u003d U in / R \u003d - I C.

იდეალური op-amp- ის შესასვლელებში ძაბვა ნულის ტოლია აქ, შემდეგ კონდენსატორის ტერმინალებზე U C \u003d U გარეთ \u003d - U შიგნით .
აქედან, გარეთ ხარ განისაზღვრება საერთო წრის დენის საფუძველზე.

ელემენტის მნიშვნელობებზე RCროდესაც τ \u003d 1 წმ, გამომავალი AC ძაბვა მნიშვნელობის ტოლი იქნება შეყვანის ინტეგრალისა. ნიშნის საწინააღმდეგოდ. იდეალური ინტეგრატორი-ინვერტორი იდეალური წრიული ელემენტებით.