Doğrusal olmayan devrelerin hesaplanması. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Acemi radyo amatör

 makale yorumları

Doğrusal devreler, özellikleri uygulanan gerilime veya akıma bağlı olmayan devrelerdir. Doğrusal bir elemanın bir direnç (akım çok yüksek olmadığı ve direnç aşırı ısınmadığı ve yanmadığı sürece), bir kapasitör (üzerindeki voltaj arıza voltajının altında olduğu sürece) ve diğerleri olduğu ortaya çıkar. Şu ana kadar sadece bu tür insanlarla muhatap olduk. Ancak bazı durumlarda elemanların özellikleri, kendilerine uygulanan gerilime veya akıma bağlı olarak değişir. Bu tür elemanlara ve bunların dahil olduğu devrelere doğrusal olmayan denir.

Tipik ve en yaygın doğrusal olmayan elemanlar yarı iletken cihazlar (diyotlar, transistörler), gaz deşarj cihazları ve vakum tüpleridir. Doğrusal olmayan dirençler (varistörler) ve doğrusal olmayan kapasitanslar (varikaplar) vardır. Manyetik çekirdekli bir indüktör her zaman bir dereceye kadar doğrusal değildir. Elemanın amacına bağlı olarak, ya doğrusal olmamayı azaltmaya (örneğin amplifikatörlerde) ya da tam tersine onu olabildiğince güçlü bir şekilde vurgulamaya çalışırlar (dedektörlerde ve doğrultucularda, voltaj ve akım stabilizatörlerinde).

İlk önce yarı iletken doğrusal olmayan elemanların doğru akımdaki davranışını basitten karmaşığa doğru ele alalım. Geleneksel bir diyotun akım-gerilim karakteristiği bile yalnızca analitik olarak (bir formül kullanılarak) yaklaşık olarak tanımlanabilir. Bir eleman üzerinden akımı terminallerindeki gerilime bağlayan bir tablo şeklinde belirtilebilir, ancak bunu grafiksel olarak yapmak en iyisidir. Referans kitaplarının diyotların ve transistörlerin özelliklerini grafikler şeklinde sunması boşuna değil!

İncirde. Şekil 18, U terminallerindeki gerilime bağlı olarak belirli bir soyut diyot aracılığıyla akım i'nin bağımlılığının akım-gerilim karakteristiğini göstermektedir. Diyot üzerinde ters gerilim olduğunda (grafikteki 0 noktasının solunda), diyottan geçen akım diyot çok küçüktür (ters akım). Belirli bir Upop eşiğinin altındaki ileri gerilimde akım da küçüktür ancak U>Upop'ta durum değişir. Şimdi akım keskin bir şekilde artıyor ve eğri dik bir şekilde yukarı doğru çıkıyor. Eşik voltajı yarı iletken malzemeye bağlıdır. Germanyum diyotlar için yaklaşık 0,15 V, silikon diyotlar için ise 0,5 V'tur.

Her noktadaki akım-gerilim karakteristiğinin eğiminin dikliği diyotun diferansiyel direncini belirler. Belirli bir voltaj artışı D11 ayarlanarak ve karşılık gelen akım artışı Δi1 bulunarak kolayca belirlenebilir; Vdiff = ΔU1/Δi1. Grafiğin sol tarafında büyük ve sağ tarafında küçüktür - orada aynı voltaj artışı ΔU2 = ΔU1, önemli ölçüde daha büyük bir akım artışına Δi2 karşılık gelir. Vdiff'in bir diyot aracılığıyla voltaja veya akıma güçlü bağımlılığı radyo mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Örneğin, bir yarı iletken diyot VD19 ve bir akım sınırlayıcı direnç R1 içeren en basit voltaj dengeleyiciyi (Şekil 1) hesaplayalım. Direnç ve diyot üzerindeki voltaj düşüşlerinin toplamının Uin giriş voltajına eşit olduğu oldukça açıktır. Diyottaki düşüşe stabilizasyon gerilimi Ust adını verelim. O zaman Ust = Uin - iR1. Ancak devredeki akım Ust'ye bağlıdır, dolayısıyla bu denklemi analitik olarak çözmek mümkün değildir ancak grafiksel olarak yapmak kolaydır.

Uin'i yatay eksene koyalım ve seçilen R1 direncine karşılık gelen bir yük karakteristiği çizelim (Şekil 18'deki düz çizgi). Eksenlerdeki iki noktadan çizildiğini hatırlayalım: Uin ve iK3 = Uin/R1. Diyot ve dirençten geçen akımlar yalnızca bir noktada çakışır - diyot karakteristiğinin yük hattı ile kesiştiği noktada - devredeki diğer modlar imkansızdır. Kesişme noktası istenen Ust'yi verir. Uin veya R1 direncinin direnci değiştiğinde Ust'nin ne kadar değiştiğini grafiksel olarak görebilirsiniz.

Uygulamada, geleneksel diyotlar voltajı dengelemek için nadiren, yalnızca düşük voltaj gerektiğinde kullanılır. Çok çeşitli voltajlar için üretilen Zener diyotlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar da diyotlardır ancak karakteristiğin ters kolunda çalışırlar. Belli bir voltajda, bunlarda geri dönüşümlü bir çığ dökümü meydana gelir ve akım keskin bir şekilde artar. Diyot yerine zener diyotu bağlamak için kullanılan devre Şekil 19'de gösterilmektedir. XNUMX kesikli çizgi.

Ust bölgesindeki zener diyotun karakteristiği çok dik olduğundan ve Ust neredeyse akımdan bağımsız olduğundan, devrenin hesaplanması basitleştirilmiştir: i zener diyotu üzerinden akımı belirledikten sonra R1 = (Uin - Ust) buluruz. /Ben. Zener diyota paralel olarak bir miktar iH akımı tüketen bir yük bağlanırsa, o zaman i = ist + iH, burada ist zener diyottan geçen akımdır. Zener diyot akımı ne kadar yüksek olursa yük akımına kıyasla stabilizasyonun o kadar iyi olduğu unutulmamalıdır.

Başka bir örnek olarak, basit bir transistörlü amplifikatör aşamasının modunu hesaplayalım (Şekil 20).

Örneğin KT315 serisi bir silikon transistör, yaklaşık 0,5 V'luk bir baz voltajda açılır, ancak hiçbir durumda bir voltaj kaynağından (düşük iç dirençli bir kaynak) böyle bir önyargı uygulanmamalıdır, çünkü ön gerilim, transistörden geçen akımda büyük bir değişikliğe yol açacaktır. Önleme akımının yüksek dirençli bir R1 direnci üzerinden uygulanması önerilir, ancak güç kaynağından değil (bazen yanlış yapıldığı gibi), ancak modu transistörün toplayıcısından dengelemek için.

Kolektördeki voltajın besleme voltajının yarısına eşitlenmesi tavsiye edilir: UK = Upit/2. Bu, iyi amplifikatör doğrusallığını ve güçlü sinyallerin simetrik kırpılmasını sağlayacaktır. Transistör kolektör akımını ayarlayalım (makul nedenlerden dolayı - düşük güç kademeleri için kesirlerden birkaç miliampere kadar) ve R2 = Upit/2iK'yi bulalım. Kaskadın çıkış empedansı aynı olacaktır. Şimdi referans kitabından h21E transistörünün akım transfer katsayısını alıyoruz ve temel akımı buluyoruz ib = iK/h21E- Önyargı direnci R1 = Upit/2ib'nin direncini bulmak için kalıyor. R1 = R2 h21E olduğunu görmek kolaydır.

Hesaplama tamamlanır ancak transistörün h21E'si referans veriden alınan değerden çok farklıysa UK = Upit/1 elde edilene kadar R2 direncini seçmek gerekebilir.

Alternatif akıma maruz kaldığında doğrusal olmayan devrelerin davranışı üzerinde kısaca duralım ve örnek olarak, arka arkaya bağlanan iki silikon diyot üzerinde yapılan simetrik bir sınırlayıcının çalışmasını ele alalım (Şekil 21).

Giriş voltajı Uвx, Uthr'den çok daha büyükse, devredeki akım yalnızca giriş voltajı ve R1 direncinin direnci tarafından belirlenir: i = Uвx/R1. Diyotların akım-gerilim karakteristiği, Şekil 22'de gösterilen simetrik bir eğri ile gösterilecektir. 0,5. Solda bir akım grafiği oluşturduktan sonra (örnekte - bir sinüzoid), diyotlar üzerindeki voltajın (aşağıdaki eğri) nokta nokta bir grafiğini oluşturmak kolaydır. Ortaya çıkan gerilim şeklinin dikdörtgene yakın olduğunu ve genliğin yaklaşık XNUMX V olduğunu görüyoruz.

Benzer şekilde, akımın veya voltajın şeklini doğrusal olmayan özelliklere sahip diğer devrelerde de bulabilirsiniz.

Önemli bir duruma dikkat çekelim. Belirli bir frekansa sahip sinüzoidal etki altındaki doğrusal devrelerde f diğer frekanslara sahip sinyaller ortaya çıkmazsa, doğrusal olmayan devrelerde her şey farklıdır. Örneğimizde, sınırlayıcıya bir frekans f'nin sinüzoidal voltajı verildi ve çıkış voltajı zaten tüm frekans spektrumunu içeriyor, bu durumda f, 3f, 5f, vb. Çoklu frekanslara harmonikler denir. Diyotlardan birini kapatırsanız, aynı polaritenin yalnızca yarım dalgaları sınırlanacak ve hatta harmonikler bile ortaya çıkacaktır.

Doğrusal olmayan devre f1 ve f2 farklı frekanslarına sahip salınımların toplamını alırsa resim daha da karmaşıklaşır - daha sonra f1 + f2, f1 - f2 kombinasyon frekansları ve diğerleri genel durumda mf1 ± nf/2 olarak görünecektir, burada min tamsayılardır. Bu doğrusal olmayan distorsiyon ürünlerinin genliği doğrudan doğrusal olmama katsayısı ile ilişkili olduğundan, ikincisini örneğin ses yükselticilerinde girişe iki tonlu bir sinyal uygulayarak ve sahte bileşenlerin genliğini ölçerek değerlendirmek mümkün hale gelir. amplifikatörün çıkışı.

Kendi kendine test için soru. Filamanın direncinin mutlak sıcaklıkla doğru orantılı olduğunu dikkate alarak sıradan bir akkor ampulün akım-voltaj karakteristiğini çizin (normal oda sıcaklığı 300°K, filamanın tam ısıdaki sıcaklığı 3000°K'dir) ).

Tabii ki, lamba filamanı sıcaklığının sağlanan voltaja, akıma veya güce bağımlılığıyla ilgili termodinamik problemini kesin olarak çözemiyoruz çünkü bu, diferansiyel denklemlerin çözülmesini gerektirecektir. Bununla birlikte, aşağıdakilere dayanarak lambanın akım-gerilim karakteristiğinin (volt-amper karakteristiği) yaklaşık bir grafiğini oluşturabiliriz: sıfır voltajda akım yoktur, filamanın sıcaklığı 300 K'dır ve direnci şuna eşittir: Ro. Bu, eğrinin eğimini belirleyen akım-gerilim karakteristiğinin sıfır noktasındaki diferansiyel dirençtir: α0~ΔI/ΔU=1/R0. Akım-gerilim karakteristiğinin bitiş noktasının koordinatlarını Unom ve Inom olarak belirtiyoruz.

Bunlar lambanın nominal voltajı ve akımıdır. Bu noktada diferansiyel direnç 10 kat daha fazladır (sıcaklık 3000 K olduğundan). Buna göre, α1 daha az olacaktır: α~ 1/10Ro Akım-gerilim karakteristiğinin iki noktasına ve bu noktalarda eğrinin iki yönüne sahip olarak bunları düz bir çizgiyle bağlamak için kalır (Şekil 62).

Gördüğünüz gibi, sıradan bir akkor lamba, bir akım dengeleyicinin - bir bariyerin özelliklerine sahiptir, çünkü lambadaki voltajdaki önemli değişikliklerle (özellikle UHOM yakınında), lambadan geçen akım çok az değişir.

Yazar: V.Polyakov, Moskova

Diğer makalelere bakın bölüm Acemi radyo amatör.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Sıcak biranın alkol içeriği 07.05.2024

En yaygın alkollü içeceklerden biri olan biranın, tüketim sıcaklığına bağlı olarak değişebilen kendine özgü bir tadı vardır. Uluslararası bir bilim insanı ekibi tarafından yapılan yeni bir araştırma, bira sıcaklığının alkol tadı algısı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ortaya çıkardı. Malzeme bilimcisi Lei Jiang liderliğindeki çalışma, farklı sıcaklıklarda etanol ve su moleküllerinin farklı türde kümeler oluşturduğunu ve bunun da alkol tadı algısını etkilediğini buldu. Düşük sıcaklıklarda, "etanol" tadının keskinliğini azaltan ve içeceğin tadının daha az alkollü olmasını sağlayan daha fazla piramit benzeri kümeler oluşur. Aksine, sıcaklık arttıkça kümeler daha zincir benzeri hale gelir ve bu da daha belirgin bir alkol tadıyla sonuçlanır. Bu, baijiu gibi bazı alkollü içeceklerin tadının neden sıcaklığa bağlı olarak değişebileceğini açıklıyor. Elde edilen veriler içecek üreticileri için yeni fırsatlar sunuyor. ... >>

Kumar bağımlılığı için başlıca risk faktörü 07.05.2024

Bilgisayar oyunları gençler arasında giderek daha popüler bir eğlence biçimi haline geliyor ancak buna bağlı oyun bağımlılığı riski önemli bir sorun olmaya devam ediyor. Amerikalı bilim insanları bu bağımlılığa katkıda bulunan ana faktörleri belirlemek ve önlenmesine yönelik öneriler sunmak amacıyla bir çalışma yürüttüler. Altı yıl boyunca 385 genç, hangi faktörlerin onları kumar bağımlılığına yatkın hale getirebileceğini bulmak için takip edildi. Sonuçlar, çalışmaya katılanların %90'ının bağımlılık riski altında olmadığını, %10'unun ise kumar bağımlısı olduğunu gösterdi. Kumar bağımlılığının başlangıcındaki temel faktörün düşük düzeyde olumlu sosyal davranış olduğu ortaya çıktı. Düşük düzeyde olumlu sosyal davranışa sahip gençler, başkalarının yardım ve desteğine ilgi göstermezler, bu da gerçek dünyayla temasın kaybolmasına ve bilgisayar oyunlarının sunduğu sanal gerçekliğe bağımlılığın derinleşmesine yol açabilir. Bu sonuçlara dayanarak bilim insanları ... >>

Trafik gürültüsü civcivlerin büyümesini geciktiriyor 06.05.2024

Modern şehirlerde bizi çevreleyen sesler giderek daha keskin hale geliyor. Ancak çok az insan bu gürültünün hayvanlar dünyasını, özellikle de henüz yumurtalarından çıkmamış civcivler gibi hassas canlıları nasıl etkilediğini düşünüyor. Son araştırmalar bu konuya ışık tutuyor ve gelişimleri ve hayatta kalmaları açısından ciddi sonuçlara işaret ediyor. Bilim insanları, baklava sırtlı zebra yavrularının trafik gürültüsüne maruz kalmasının gelişimlerinde ciddi aksamalara yol açabileceğini buldu. Deneyler, gürültü kirliliğinin yumurtadan çıkmalarını önemli ölçüde geciktirebildiğini ve ortaya çıkan civcivlerin sağlığı geliştiren bir dizi sorunla karşı karşıya olduğunu göstermiştir. Araştırmacılar ayrıca gürültü kirliliğinin olumsuz etkilerinin yetişkin kuşlara da yayıldığını buldu. Üreme şansının azalması ve doğurganlığın azalması, trafik gürültüsünün yaban hayatı üzerindeki uzun vadeli etkilerini göstermektedir. Araştırma sonuçları ihtiyacı vurguluyor ... >>

Arşivden rastgele haberler Balıklar da konuşur 31.01.2022 Cornell Üniversitesi'nden (ABD) bilim adamları, balıkların yaygın olarak inanıldığından çok daha sık seslerle iletişim kurduğunu göstermiştir. Ve bazı türler en az 155 milyon yıldır bu iletişim modunu kullanıyor. Yazarlar bir grup ışın yüzgeçli balığı incelediler ve aralarında ses kullanarak iletişim kurabilen türlerin üçte ikisi de dahil olmak üzere 175 aile buldular. Balıkların soy ağacını inceledikten sonra, çalışmanın yazarları, balık iletişiminde sesin o kadar önemli olduğunu ve bu iletişim biçiminin milyonlarca yılda en az 33 kez geliştiğini buldular. Balıklar ne hakkında konuşuyor? Seslerin yardımıyla ya bir partneri çekmeye çalışırlar ya da bir besin kaynağını ya da bölgeyi korumaya çalışırlar ya da başkalarının nerede olduklarını bilmelerini sağlarlar. Bilim adamları çalışmalarında üç bilgi kaynağı kullandılar: balık seslerini açıklayan mevcut kayıtlar ve bilimsel makaleler; ses oluşturmak için gerekli araçlara sahip olup olmadıklarını öğrenmek için balıkların anatomisine ilişkin veriler: belirli kemikler, bir hava kesesi ve sese özel kaslar; ve sualtı mikrofonlarının icadından önceki XNUMX. yüzyıl literatüründe referanslar.

Diğer ilginç haberler:

▪ Yavaş saat geyik

▪ Ekshale edilen karbondioksitten enerji

▪ Üç Bağlantı Noktalı Video Anahtarı FSAV433

▪ kırmızı tüy geni

▪ Pencere camları elektrik üretir

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Elektrikçi web sitesinin bölümü. Makale seçimi

▪ makale Arkharovtsy. Popüler ifade

▪ makale Hangi kuş en uzun mesafeleri taşır? ayrıntılı cevap

▪ makale Yayaların izinden yönlendirme. Seyahat ipuçları

▪ makale Tristörlerde şifreli kilit. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Kart çevirme hilesi. Odak Sırrı

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024