Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Решение дифференциального уравнения (2.38) имеет вид:
U(t) = U,exp(-t / т) (2.40)
где U. - начальное напряжение, а выражение вида ехр(х) представляет собой экспоненциальную функцию е\ Спад напряжения во времени происходит по экспоненциальному закону (рис. 2.126). Напряжение достигнет половины своего исходного значения через отрезок времени t2, определяемый выражением:
I1 = Tln2 = 0,69т (2.41)
Измерив величину tj, с помощью этой формулы легко найти т.
В лабораторных условиях исследование RC-цепи проводят, используя многократные циклы заряд-разряд, с помощью генератора импульсов. Чтобы поведение RC-цепи было более понятным, в схеме применяют источник напряжения U0 (рис. 2.13). С точки зрения математики будет проще провести анализ, если решать уравнение относительно напряжения на резисторе, которое спадает до нулевого значения.
а) 6)
Рис 2.13. Схема, содержащая RC-цепь и источник напряжения U0 (а); график зависимости напряжения на резисторе и конденсаторе (б)
Используя закон Кирхгофа, можно записать: U=U+ и.
(2.42)
где Uc - напряжение на конденсаторе, a Ur - напряжение на резисторе. Данная формула позволяет определить значение Uc, если известно Ur. Рассчитать величину тока I можно из соотношения:
I = UVR = CU'
(2.43)
f~54~] 2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Так как значение U0 является фиксированной величиной, то из уравнения (2.42) следует, что U^ = - Ur' и
I = U;/ R = - Си;
Это позволяет записать уравнение: TU' + U=O
(2.44)
(2.45)
Решение этого уравнения, то есть нахождение зависимости изменения напряжения Ur, требует знания его начального значения и упомянутой выше постоянной времени т. Начальная точка графика зависимости Ur определяется разностью U0 - Ц, где Ц - начальное значение напряжения на конденсаторе. На рис. 2.136 показана зависимость напряжения на конденсаторе, определяемая разностью U0 - Ur. Из графика следует, что напряжение на конденсаторе возрастает экспоненциально от значения Ц до U0 с постоянной времени т.
2.8. Диоды
Диодами называются полупроводниковые приборы, которые пропускают ток только в одном направлении. Для них не выполняются простые линейные зависимости между током и напряжением, как в резисторах, либо между зарядом и напряжением, как в конденсаторах, поэтому принято говорить, что диоды являются нелинейными приборами. На рис. 2.14 приведено условное изображение диода, используемое в принципиальных схемах, и график зависимости тока от напряжения, называемый волътамперной характеристикой (ВАХ).
Анод Komog ---
I I Область прямой
Обратное напряжение J .
Г\ 0,6 V
Напряжение пробоя Прямое напряжение
а) б)
Рис. 2.14. Схемное изображение диода (а) и его вольтамперная характеристика (б)
Примечание к рис. Поскольку выводы диода неравноценны, как в резисторах или конденсаторах, то для их различения используются специальные наименования. Названия «анод» и «катод» сохранились со времен вакуумных электронных ламп. В ламповом диоде катод испускает электроны, а анод собирает их. Заряд электронов всегда отрицательный, но поскольку за направление течения тока принимают направление движения положительных зарядов, то принято говорить, что ток течет от анода к катоду, хотя направление потока электронов всегда противоположно. Используемые в схемах диоды чаще всего изготавливаются из кремния, но названия их выводов сохраняются такими же: «анод» и «катод». Чаще всего изготовители диодов помечают вывод катода черной полосой или используют специальную маркировку на корпусе - схемное изображение диода.
2.8.ДИОДЫ (55
При положительных значениях прямого напряжения, превышающего некоторое пороговое значение, диод хорошо проводит ток (принято говорить, что он открыт). Для кремниевых диодов, например 1N4148, применяемых в рассматриваемой радиостанции NorCal 40А, прямое напряжение составляет 0,6 В. Уровень мощности при прямом включении диода, как правило, невелик, поскольку падение напряжения на диоде мало.
При обратном включении ток очень мал и практически не изменяется при увеличении напряжения (принято говорить, что диод закрыт). Для диода 1N4148 обратный ток составляет всего несколько наноампер. Вследствие этого уровень мощности тоже весьма невелик. Но если к диоду приложить значительное обратное напряжение, например для 1N4148 оно составляет 75 В, в диоде произойдет пробой, и ток в цепи резко возрастет.
В области пробоя токи и напряжения очень большие, поэтому выделяющаяся мощность достаточно велика, в силу чего необходимо проявлять осторожность, чтобы не вывести диод из строя. Как правило, рабочая точка диода располагается вне области пробоя, когда он открыт либо закрыт. Диод можно рассматривать в качестве прибора, который ограничивает положительное напряжение и препятствует протеканию обратного тока. Диоды также можно использовать в качестве самоуправляемых ключей. При положительных значениях напряжения или тока такой переключатель включен, при отрицательных - выключен.
Рассмотрим маркировку диода 1N4148. Существует тысячи разновидностей диодов и транзисторов, поэтому принята стандартная система регистрации и обозначения. Первый элемент обозначения IN указывает, что перед нами диод, а обозначение 2N относится к транзисторам. Обозначения IN и 2N не являются торговой маркой и не принадлежат какому-нибудь отдельному производителю. Многие предприятия выпускают диоды типа 1N4148. Полная спецификация данного диода, а также других элементов, применяемых в радиостанции, приведена в приложении 4.
