Читати Мистецтво схемотехніки
- ЖАНРИ 358
- АВТОРИ 249 649
- КНИГИ 566 786
- СЕРІЇ 20 836
- КОРИСТУВАЧІ 514 320
Діоди як нелінійні елементи. (8)). У зв'язку з цим діод можна використовуватиме отримання вихідної напруги, пропорційного логарифму струму (рис. 1.91).
Мал. 1.91.Логарифмічний перетворювач: ідея схеми заснована на нелінійній вольт-амперній характеристиці діода.
Оскільки напругаUлише незначно відхиляється від значення 0,6 (під впливом коливань вхідного струму), вхідний струм можна задавати за допомогою резистора за умови, що вхідна напруга значно перевищує падіння напруги на діоді (рис. 1.92) .
На практиці іноді бажано, щоб у вихідній напрузі було зміщення 0,6 В, обумовлене падінням напруги на діоді. Крім того, бажано, щоб схема не реагувала зміни температури. Ці вимоги дають змогу задовольнити метод діодної компенсації (рис. 1.93).
Мал. 1.93.Компенсація падіння напруги на діоді в логарифмічному перетворювачі.
РезисторR1відкриває діодД2і створює в точціАнапругу, що дорівнює -0,6 В. Потенціал точкиВблизький до потенціалу землі (При цьому струмIвхсуворо пропорційний напрузіUвх). Якщо два однакові діоди знаходяться в однакових температурних умовах, то напруги на них повністю компенсують один одного, за винятком, звичайно, тієї різниці, яка обумовлена вхідним струмом,протікає через діодД1і яка визначає вихідну напругу. Для цієї схеми резисторR1слід вибирати таким, щоб струм через діодД2був значно більшим за максимальний вхідний струм. За цієї умови діодД2буде відкритий.
У розділі, присвяченій операційним підсилювачам, ми розглянемо досконаліші схеми логарифмічних перетворювачів і точніші методи температурної компенсації. Вони дозволяють забезпечувати високу точність перетворення - помилка досягає лише кількох відсотків для шести і більше декад зміни вхідного струму. Але для того, щоб зайнятися такими схемами, необхідно спочатку вивчити характеристики діодів, транзисторів та операційних підсилювачів. Цей розділ є лише передмовою до такого вивчення.
1.31. Індуктивні навантаження та діодний захист
Що станеться, якщо розімкнути перемикач, який керує струмом через індуктивність? Індуктивність, як відомо, характеризується наступною властивістю:U=L(dI/dt), а з цього випливає, що струм не можна вимкнути моментально, тому що при цьому на індуктивності з'явилася б нескінченна напруга. Насправді напруга на індуктивності різко зростає і продовжує збільшуватися доти, доки з'явиться струм. Електронні пристрої, які керують індуктивними навантаженнями, можуть не витримати такого зростання напруги, особливо це стосується компонентів, в яких при деяких значеннях напруги настає "пробою". Розглянемо схему, подану на рис. 1.94.
Мал. 1.94.Індуктивний «кидок».
У вихідному стані перемикач замкнутий і через індуктивність (якою може виступати, наприклад, обмотка реле) протікає струм. Коли перемикач розімкнуто,індуктивність «прагне» забезпечити струм між точкамиАіВ, що протікає в тому ж напрямку, що і при замкнутому перемикачі. Це означає, що потенціал точки стає більш позитивним, ніж потенціал точкиА. У нашому випадку різниця потенціалів може досягти 1000 В, перш ніж у перемикачі виникне електрична дуга, яка замкне ланцюг. При цьому коротшає термін служби перемикача і виникають імпульсні наведення, які можуть впливати на роботу прилеглих схем. Якщо уявити, що як перемикач використовується транзистор, то термін служби такого перемикача не коротшає, а просто стає рівним нулю!
Щоб уникнути подібних неприємностей, найкраще підключити до індуктивності діод, як показано на рис. 1.95.
Мал. 1.95.Блокування індуктивного кидка.
Коли перемикач замкнутий, діод зміщений у зворотному напрямку (за рахунок падіння напруги постійного струму на обмотці котушки індуктивності). При розмиканні перемикача діод відкривається і потенціал контакту перемикача стає вище потенціалу позитивної напруги живлення на величину падіння напруги на діоді. Діод потрібно підібрати так, щоб він витримував початковий струм, рівний струму, що протікає в режимі, що встановився через індуктивність; підійде, наприклад, діод типу 1N4004.
Єдиним недоліком описаної схеми є те, що вона затягує згасання струму, що протікає через котушку, оскільки швидкість зміни цього струму пропорційна напрузі на індуктивності. У тих випадках, коли струм повинен загасати швидко (наприклад, швидкодіючі контактні принтери, швидкодіючі реле і т. д.), кращий результат можна отримати, якщо до котушки індуктивностіпідключити резистор, підібравши його так, щоб величинаUі+IRне перевищувала максимальної допустимої напруги на перемикачі. (Найшвидше загасання для даної максимальної напруги можна отримати, якщо підключити до індуктивності зенерівський діод, який забезпечує загасання за лінійним, а не за експонентним законом.)
Діодний захист не можна використовувати для схем змінного струму, що містять індуктивності (трансформатори, реле змінного струму), так як діод буде відкритий на тих напівперіод сигналу, коли перемикач замкнутий. У подібних випадках рекомендується використовувати так званийRC-демпфуючий ланцюжок (рис. 1.96).
Мал. 1.96.RС-«демпфер» для придушення індуктивного кидка.
Наведені на схемі значенняRіСє типовими для невеликих індуктивних навантажень, що підключаються до силових ліній змінного струму. Демпфер такого типу слід передбачати у всіх приладах, що працюють від напруг силових ліній змінного струму, оскільки трансформатор є індуктивним навантаженням. Для захисту можна використовувати такий елемент, як металоксидний варистор. Він являє собою недорогий елемент, схожий на зовнішній вигляд на керамічний конденсатор, а за електричними характеристиками - на двоспрямований зенерівський діод. Його можна використовувати в діапазоні напруг від 10 до 1000 для значень струмів, що досягають тисяч ампер (див.розд. 6.11ітабл. 6.2). Підключення варистора до зовнішніх висновків схеми дозволяє не тільки запобігти індуктивним наведенням на прилеглі прилади, але також погасити великі сплески сигналу, що іноді виникають у силовій лінії і становлять серйозну загрозу для обладнання.