МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

 
 

Конспект лекций

СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СОДЕРЖАНИЕ

ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ R, L, С

Идеальный линейный резистор характеризуется сопротивлением и проводимостью G. Размерности величин: R[Ом], G[См], U=iR.

Нелинейное сопротивление характеризуется ВАХ (Рис. 1.5):

Вольтамперная характеристика нелинейного резистора

Рис. 1. ВАХ нелинейного резистора

Фазовые сдвиги в элементе отсутствуют. Идеальный индуктивный элемент характеризуется потокосцеплением, возникающим при протекании тока через некоторый контур, причем считается, что активное сопротивление контура равно 0. Отношение потокосцепления к току называется индуктивностью L:

Размерности величин: [i]=A, [4]=Bб=Bc, [L]=Вб/А=(Вс)/А=Гн Энергия, накопленная в поле:

e = dΨ / dt

Закон электромагнитной индукции связывает скорость изменения магнитного потока и ЭДС, наводимую в контуре:

WM = ΨI / 2

Если L=const, то

e = L (di / dt)

Закон можно переписать в другом виде:

Закон электромагнитной индукции

Реактивное сопротивление контура переменному току зависит от частоты синусоидального сигнала: |ХL| = w. Фазовый сдвиг между током и напряжением — 90о. Ток отстает от напряжения на указанный угол. Если на индуктивность подано напряжение: u = Umcoswt, при этом ток в цепи:

i = (Um / ωI) sin ωt

Мощность, циркулирующая в цепи:

P = u i = (U2m / ωI)sin ωt cos ωt = (U2m / 2ωI)sin 2ωt

Таким образом, мощность не потребляется нагрузкой, а осуществляется лишь периодический обмен энергией (Рис.1.):

Временные диаграммы гармонического сигнала на индуктивности

Рис. 2. Временные диаграммы гармонического сигнала на индуктивности

Идеальная емкость накапливает энергию электростатического поля. Заряд емкости:

Заряд емкости Q i = dQ/dt

Если емкость линейна, то заряд Q=CU, где С - собственно емкость конденсатора. Размерность величин:

[Q]=Кл, [U]=В, [С]=Кл/В=Ф

Энергия, накопленная в емкости:

Wэ = QU / 2

Для линейной емкости можно также записать:

Wэ = CU2 / 2;    i = C(dU/dt);   u = U0 + (1/C)Для линейной емкости С накопленная энергия

Сопротивление емкостной цепи переменному току:

|Xc| = 1 / ωC

Напряжение на емкости отстает от тока на 90°. Если ток в цепи:

i = Imcoswt,

То напряжение:

uc = (Im / ωC)sin ωt

Мощность в цепи:

P = uc ic = (I2m / 2ωC)sin ωt

Т.е., как и в случае индуктивности, потребление мощности не происходит, осуществляется лишь обмен энергией между источником и нагрузкой (Рис. 3).

Временные диаграммы гармонического сигнала на емкости

Рис. 3. Временные диаграммы гармонического сигнала на емкости

Модели любого компонента электрической цепи могут быть отображены комбинацией простейших элементов базового набора.