Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двухкаскадный двигатель

Как работает усилительный каскад на транзисторе, начинающим

Что такое транзисторный усилительный каскад и как он работает, примеры схем усилительных каскадов на транзисторе. В любой аналоговой электронной технике применяются усилительные каскады на транзисторах, как самостоятельные, так и в составе микросхем. И так, из школьного курса физики, мы знаем что биполярные транзисторы бывают структур P-N-P и N-P-N.

Вдаваться в подробности строения кристалла мы здесь не будем. Лучше разберемся что это нам дает. Так вот, питание биполярного транзистора P-N-P подается плюсом на его эмиттер, а минусом на его коллектор. И некоторое отрицательное, относительно эмиттера, напряжение смещения подается на его базу.

А вот питание биполярного транзистора N-P-N, совсем наоборот, — подается минусом на его эмиттер, а плюсом на его коллектор, и некоторое положительные, относительно эмиттера, напряжение смещение на его базу. Здесь будем рассматривать усилительные каскады на транзисторах структуры N-P-N.

Потому что такие каскады сейчас наиболее распространены, — почти вся современная аппаратура имеет общий минус, а питается положительным напряжением относительно общего минуса. Все что здесь будет сказано в отношении транзистора N-P-N применимо и к транзистору P-N-P, только все напряжения будут в обратной полярности.

Читайте также

4. Многокаскадные усилители, частотные характеристики и цепи обратной связи

4. Многокаскадные усилители, частотные характеристики и цепи обратной связи Эта глава охватывает ряд тем, касающихся исследования частотных характеристик. Мы рассмотрим, как частота влияет на выходное напряжение на графиках Боде, поговорим о записи различных величин в

5. Операционные усилители

5. Операционные усилители Операционный усилитель (ОУ), или op amp, представляет собой интегральную схему, широко используемую в электронике. Реальная схема усилителя сложна и нет необходимости отражать все ее свойства в нашей модели. Мы начнем с модели идеального ОУ,

Дифференциальные усилители

Дифференциальные усилители Дифференциальный усилитель используется в качестве первого каскада ОУ. В простейшем случае он напоминает схему на рис. 9.22. Для анализа мы используем встроенную модель для npn-транзистора, применив согласованную пару для Q1 и Q2, выбрав Rs1=Rs2=1 кОм и

Усилители с общим эмиттером

Усилители с общим эмиттером Простая схема каскада с ОЭ показана на рис. 10.5. Входной контур получен путем преобразования более сложной цепи с помощью теоремы Тевенина. Мы проводим анализ при частоте 5 кГц, при которой конденсаторы могут рассматриваться просто как короткое

Усилители на полевых транзисторах

Усилители на полевых транзисторах Можно преобразовать схему смещения, показанную на рис. 11.4, в усилитель напряжения, добавив два конденсатора и источник переменного напряжения (рис. 11.7). Приведенный ниже входной файл предназначен для анализа на переменном токе при f=5

Усилители на MOSFET

Усилители на MOSFET Усилитель мощности, использующий IRF150, показан на рис. 11.14. Так как используется режим с большими токами истока и стока, значения Rd и Rs составляют 2 и 0,5 Ом соответственно. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, обеспечивающий значение VGS=4,7 В. При этом

Усилители на полевых транзисторах

Усилители на полевых транзисторах В схеме усилителя на полевом транзисторе, приведенной на рис. 11.7, использовалась встроенная модель транзистора. Как говорилось в этом примере, строки, описывающие такое устройство, могли бы иметь вид:JFET 3 1 2 JM.MODEL JM NJF (RD=10 RS=10 VTO=3V BETA=0.2m)Эти

16. Операционные усилители в Capture

16. Операционные усилители в Capture Идеальный операционный усилитель был представлен в главе 5 (рис. 5.1). Использование этой модели в Capture почти тривиально, но мы повторим задачу, показанную на рис. 5.4, для введения в более сложные

Неинвертирующие усилители на идеальных операционных усилителях

Неинвертирующие усилители на идеальных операционных усилителях Используйте Capture, чтобы создать новый проект с именем idealop. Схема должна быть такой же, как на рис. 5.4 (неинвертирующий усилитель на идеальном ОУ). Источник напряжения, управляемый напряжение Е имеет в PSpice

Операционные усилители с дифференциальным входом

Операционные усилители с дифференциальным входом Используем модель, приведенную на рис. 5.6, для другого примера, в котором исследуется идеальный ОУ. Назовем этот проект idealdif и используем следующие элементы: Va=3 В, Vb=10 В, R1=5 кОм, Ri=1 ГОм, R2=10 кОм, R3=5 кОм, R4=10 кОм, коэффициент

Устройство автомобилей

Двойная главная передача отличается от одинарной тем, что имеет две пары зубчатых колес, из которых одна, как правило, коническая или гипоидная, а вторая – цилиндрическая, т. е. конструктивно такая главная передача представляет собой двухступенчатый редуктор.
Двойные главные передачи находят широкое применение на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, когда необходимое передаточное число не удается получить с помощью одинарной передачи из-за чрезмерного увеличения габаритов.

Одной из основных целей применения двойных главных передач является также необходимость разгрузить коническую пару и подшипники ведущего вала от больших окружных, радиальных и осевых сил. Кроме того, передача части нагрузки цилиндрической паре зубчатых колес способствует повышению КПД главной передачи, поскольку КПД цилиндрического зацепления выше, чем КПД конического зацепления.

Зубчатые колеса двойной главной передачи могут передавать большой крутящий момент. Передаточное число конической пары обычно варьирует от 1,5 до 2,5, остальная трансформация крутящего момента осуществляется посредством цилиндрической пары.

Различают два типа двойных главных передач – центральную и разнесенную (раздельную).

Центральная главная передача

В отечественном автомобилестроении наиболее распространена центральная главная передача, в которой обе пары зубчатых колес помещены в общий картер, расположенный в центральной части ведущего моста автомобиля.

На рис. 1 показана главная передача автомобиля КамАЗ-4310.
У этой главной передачи первая пара зубчатых колес (первая ступень) является конической, а вторая – цилиндрической. Конические зубчатые колеса имеют спиральные зубья, цилиндрическая – косозубые. Общее передаточное число главной передачи – 7,22.

Ведущее коническое зубчатое колесо редуктора среднего моста установлено на шлицах ведущего вала. Ведомое коническое зубчатое колесо 3 установлено на вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса на шпонке 4. Ведущее зубчатое колесо 5 выполнено в одном блоке с валом. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо 23 болтами 22 прикреплено к чашкам 17 дифференциала.
Вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса установлен на двух конических роликовых подшипниках 6 и 9, расположенных в стакане 7, и одном цилиндрическом подшипнике 26, установленном в картере передачи.

Читать еще:  Шум двигателя после 3000 оборотов

Предварительный натяг подшипников конической пары зубчатых колес устанавливается путем подбора толщины регулировочных шайб 12, находящихся между внутренними обоймами подшипников.

Регулировка зацепления (пятна контакта) конических зубчатых колес производится подбором толщины пакетов регулировочных прокладок 13, которые устанавливаются под фланцы стаканов 7 конических подшипников.
Регулировка положения ведомого цилиндрического зубчатого колеса относительно ведущего осуществляется регулировочными гайками 15, находящимися с двух сторон дифференциала. Для смазывания подшипниковых узлов в картере главной передачи имеются маслосборники, из которых масло по каналам в стенках картера поступает к подшипникам.

Главные передачи среднего и заднего мостов обычно унифицируются . К переднему мосту картер главной передачи крепится фланцем, расположенным в вертикальной плоскости. Поэтому главные передачи переднего моста не взаимозаменяемы с главными передачами среднего и заднего мостов.

Разнесенная двойная главная передача

Размеры центрального редуктора главной передачи напрямую влияют на величину дорожного просвета, а следовательно, на проходимость автомобиля по мягким грунтам. Кроме того, размеры главной передачи переднего ведущего моста определяют высоту размещения двигателя и компоновку автомобиля в целом. Поэтому с целью увеличения передаточного числа главной передачи при неизменных размерах центрального редуктора вторую ступень двойной главной передачи иногда размещают в районе ведущих колес (рис. 2).

Двойную главную передачу, у которой вторая пара зубчатых колес размещается в приводе к каждому из ведущих колес, называют разнесенной главной передачей. Она состоит из центральной конической или гипоидной пары зубчатых колес и двух колесных планетарных редукторов (рис. 2, а).
Такие передачи позволяют разгрузить коническую передачу и карданную передачу от больших крутящих моментов и, следовательно, сделать эти узлы надежными при оптимальной компактности и весе.

Крутящий момент увеличивается в основном в колесных редукторах (рис. 2, б), в состав которых входят солнечное зубчатое колесо 4, эпициклическое зубчатое колесо 8, три сателлита 5, вращающихся на осях 6, закрепленных на водиле 7.
Эпициклическое зубчатое колесо соединено со ступицей ведущего колеса автомобиля. Водило неподвижно закреплено на фланцах рукавов полуосей. От центральной конической передачи момент через полуоси передается на солнечные зубчатые колеса, которые вращают сателлиты, а те, в свою очередь, вращают эпициклические зубчатые колеса со ступицами.

На ряде зарубежных автомобилей большой грузоподъемности в планетарном колесном редукторе неподвижным является эпициклическое зубчатое колесо, а водило связано со ступицей колеса. Это позволяет получить несколько большее передаточное число при тех же габаритах колесных редукторов.

Колесные редукторы могут представлять собой цилиндрическую пару зубчатых колес с внутренним зацеплением, как на автомобилях марки «УАЗ» (рис. 3), или конический редуктор по типу межколесного дифференциала, как на автомобилях марки «MAN».

К недостаткам разнесенной главной передачи следует отнести относительную сложность конструкции и большую трудоемкость технического обслуживания.

Усилитель: что мешает звучать правильно? (часть 2) (страница 2)

Сравнивать радиолампы и транзисторы в абстрактных цифрах бессмысленно, транзисторы победят с явным отрывом. Пройдемся по основным узлам и элементам усилителя и посмотрим, что может дать переход на что-то типа радиолампы и почему следует столь неочевидный провал транзисторов. В данном разделе будут участвовать довольно большие модели, поэтому я буду прилагать файлы проектов, можете их исследовать самостоятельно. Формат OrCAD 10.5, используются только комплектные библиотеки.

Хочу специально обратить ваше внимание – в данном разделе будет проводиться анализ и формулироваться выводы, но это лично мои суждения и они могут страдать изрядной долей субъективизма. Не верьте «на слово», проверяйте логику рассуждений и приведенные аргументы самостоятельно.

Повторюсь, сравнивать радиолампы и транзисторы в абстрактных цифрах бессмысленно, транзисторы лучше. Но любому бриллианту нужна оправа, без этого он просто кусок прозрачного стекла. Так и с транзисторами (микросхемами). Пройдемся по ключевым элементам и сравним влияние элементной базы и искусства разработки.

Большинство усилителей низкой частоты строят из последовательного соединения следующих узлов:
1. Устройство сравнения
2. Линейный усилитель ошибки
3. Выходной каскад.

реклама

С точки зрения проблем, основной вред вносит первая и последняя ступень этой цепочки. Но термин «вред», измеренный в коэффициенте гармоник, содержит мало смысла, поскольку кроме абстрактных цифр важны сопутствующие параметры – характер и заметность вносимых искажений, а они сильно рознятся для каждой из трех позиций. Аналогично различаются и способы повышения качества работы этих узлов.

Устройство сравнения

Традиционно, усилитель низкой частоты «начинается» с дифференциального каскада. Он может быть явный, из двух транзисторов, или неявный.

Начнем с традиционного:

Резисторы в эмиттерах чисто номинальные, они пригодятся чуть позже. Считайте, что их просто нет. Подадим сигнал в 25-50-100 мВ и посмотрим на результат.

Схема одна и та же, меняется величина входного сигнала:

  • Красный = 25 мВ.
  • Зеленый = 50 мВ.
  • Синий = 100 мВ.

Даже на первый взгляд, по картинке хорошо видно, что следует ограничение сигнала. Для соблюдения порядка приведу спектр сигнала на выходе:

реклама

Чем больше величина воздействия на дифференциальный усилитель, тем больше он вносит искажения. Давайте оценим «вредность» этих искажений. Обычно низкий уровень гармоник во всём усилителе достигается за счет общей обратной связи. То есть, если элемент с искажениями находится внутри петли обратной связи, то его «вредностное» действие значительно ослабляется.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя тойота виш

В нашем случае дифференциальный каскад является узлом сравнения обратной связи, а поэтому не входит внутрь цепи коррекции и не может быть исправлен обратной связью. Даже хуже, чем глубже обратная связь, тем сильнее проявляются искажения от дифференциального усилителя. Это значит, что в данном тесте «чересчур» не только уровень 50 и 100 мВ, когда следует явное ограничение уровня, но и 25 мВ тоже.

Попробуем иначе, в схеме присутствуют «декоративные» резисторы R3 и R5. Увеличим их до разумного значения. Сопротивление эмиттерного перехода при токе 0.5 мА порядка 50 Ом, значит, есть смысл поставить дополнительный резистор, скажем, 330 Ом.

Спектр выходного сигнала для эмиттерных резисторов R3 = R5 = 330 Ом:

В схеме поменялся коэффициент усиления, поэтому список величин исходного сигнала будет расширен.

  • Красный = 25 мВ.
  • Зеленый = 50 мВ.
  • Синий = 100 мВ.
  • Фиолетовый = 250 мВ.
  • Черный = 500 мВ.

Последние два значения выбраны из условия обеспечения примерно такого же выходного напряжения, что и в предыдущем тесте для 50 и 100 мВ.

Добавление резисторов снижает коэффициент усиления дифференциального каскада и немного уменьшает уровень искажений при низком входном сигнале (сравните пик на частоте 5 кГц для графика синего цвета последнего теста и красный предыдущего), но никак не влияет на уровень выходного сигнала. В обоих тестах ограничение наступало при напряжении 3 вольта.

Очевидно, что выходное напряжение здесь не при чём, ограничение вызвано другим элементом или параметром. И этот элемент – источник тока I1, величиной 1 мА. Нагрузочными сопротивлениями дифкаскада являются резисторы R2, R4 номиналом 3.3 кОм, что при токе I1 = 1 мА может обеспечить уровень полезного сигнала не более 3.3 К * 1 мА = 3.3 В, что и произошло.

Ну хорошо, а что будет, если поменять транзисторы на заведомо лучшие, с большим hFE и частотным диапазоном? А ничего, совершенно ничего. Дело в том, что величина управляющего напряжения зависит от эмиттерного сопротивления (Re), которое довольно точно считается по формуле 26 мВ / Ie, где Ie – ток эмиттера. Само максимальное значение управляющего напряжения считается как Re * Ie, где Ie = величине источника тока в эмиттере дифкаскада. Путем приведения сопротивления к напряжению получится, что максимальное управляющее напряжение составляет 26 мВ.

Эти рассуждения были про один транзистор пары, но поскольку их два, то это напряжение надо умножить на два, или 52 мВ. Симулирование схемы показало примерно такой же результат, при управляющем напряжении 50 мВ идут сильные искажения, а при 100 мВ наступает явное ограничение уровня. Почему нет точного совпадения? Все просто, под Ie следует понимать мгновенное значение тока эмиттера, который изменяется очень сильно, в десять и более раз, в пределах величин управляющего сигнала.

Кроме обычного дифференциального каскада на двух транзисторах, узел сравнения может быть выполнен и на одном транзисторе, например, так:

Форма сигнала на выходе:

реклама

При нехватке тока наступает ограничение (насыщение), как и в обычном дифкаскаде, но и есть и отличие – однотранзисторный вариант не сможет отдать ток ниже 0, поэтому следует ограничение снизу, а вот повышать ток выше критического он способен – при положительной полуволне никаких видимых искажений не наблюдается.

Перейдем к анализу спектра:

В отличие от симметричного дифференциального каскада, рассмотренного ранее, в спектре подобного включения наблюдаются четные гармоники – схема обладает явной асимметрией… Но если отбросить эту мелочь, то результаты совпадают.

Вывод – обычный дифкаскад получил очень узкий рабочий диапазон напряжений. Но, при чём здесь это, если усилитель ошибки и так должен работать только с очень маленьким сигналом – на дифкаскаде усиливается только разностный сигнал, полученный вычитанием напряжением обратной связи из входного сигнала, то есть мизерная величина. К этому вопросу вернемся чуть позже, а пока давайте поговорим о другой, но связанной проблеме – обратной связи.

реклама

Общая обратная связь

Этот раздел является прямым продолжением предыдущего и тесно с ним связан. Обратная связь (если говорить точнее — общая отрицательная обратная связь) призвана уменьшать уровень гармоник, создаваемых усилителем, но она сама создает проблемы. Попробуем сделать модель всего усилителя и посмотрим сигналы в контрольных точках. (Файл проекта).

При рассмотрении работы схемы часто забывают о задержках в каскадах усилителя. Увы, у транзисторов есть паразитные емкости, да и быстродействие их не бесконечно, даже для такого медленного устройства, как усилитель низкой частоты. Для эмуляции этого дефекта, в схему добавлена задержка 1 мкс, создаваемая двумя RC цепочками на элементах R9-R12 и C2, C3. Кроме того, усилитель должен обладать внутренней частотной коррекцией, для чего добавлен конденсатор С1, ограничивающий частоту единичного усиления цифрой 5 мГц. В качестве входного сигнала применяется прямоугольной формы частотой 4 кГц с затянутыми фронтами по 10 мкс.

Интерес представляет напряжение ошибки, формируемой на входе дифкаскада, между его «+» и «-» входами (на схеме отмечено красным маркером, показывается разностное напряжение).

реклама

В предыдущем разделе было показано, что дифкаскад на двух транзисторах вносит большие искажения в усиливаемый сигнал при его амплитуде порядка 10 мВ, а при 50 – 100 мВ искажения просто недопустимые. Приведенная модель усилителя показывает амплитуду 90 мВ. Это означает, что усилитель будет вносить дикие искажения на нестационарном сигнале.

Читать еще:  Шериф 4btx940lcd запуск двигателя

Что надо сделать для устранения дефекта? Да почти ничего, установить добавочные резисторы в эмиттеры транзисторов дифкаскада, что увеличит рабочий диапазон в несколько раз и исключит ограничение сигнала во входном каскаде. Конечно, это потребует сохранения большего рабочего диапазона и в последующих каскадах, до узла частотной коррекции. Да и самих усилительных каскадов станет больше. Ну а раз деталей больше, то это производителю невыгодно.

Потребителю представляются цифры для стационарного сигнала и в этой, извините, «цифири» между схемными решениями разница мало заметна. К тому же, усилители в интегральном исполнении должны работать в широком диапазоне питающих напряжений и чувствительности усилителя, поэтому ограничение коэффициента усиления входного каскада применяется крайне-крайне редко.

С радиолампами проще, у них довольно низкий коэффициент усиления, поэтому этой проблемы нет в принципе.

реклама

Вообще-то, существует ряд усилителей, в которых пытались уменьшить вред от общей обратной связи, или убрать ее вовсе. Осуществлялось сие использованием местной обратной связи в каждом каскаде, что рассмотрено в данном разделе входного каскада усилителя – резисторы R3 и R5.

Как показали прослушивания, у таких усилителей лучше передача сигнала при заведомо худших технических характеристиках (уровне гармоник). Нюанс в том, что технические характеристики измеряются на стационарном сигнале, чаще всего 1 кГц. Стоит отметить, что отсутствие общей обратной связи, в ряде композиций, отмечалось как негативный момент. Лично мое мнение – улучшение связано не с отсутствием общей обратной связи, а с тем, что каждый элемент усилителя получил большую перегрузочную способность.

По поводу общей обратной связи есть еще одна проблема. Она напрямую не связана с перегрузочной способностью входного каскада, но приводит к тем же неприятным последствиям – в усилителе должна присутствовать частотная коррекция. Для получения малой величины напряжения ошибки во входном каскаде, что крайне желательно с точки зрения минимизации в нем искажений, необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления всех каскадов усилителя. Увы, это неизбежно приведет к неустойчивой работе вплоть до самовозбуждения.

Лекарство одно – частотная коррекция, уменьшающая общий коэффициент усиления по мере роста частоты сигнала. Как следствие данной топологии – с повышением частоты сигнала растет уровень сигнала ошибки в дифференциальном усилителе, что увеличивает коэффициент гармоник этого каскада. Кроме того, с повышением частоты падает усиление в цепи, охваченной обратной связью, что уменьшает эффект подавления искажений усилителя.

Применение местной обратной связи снижает коэффициент усиления каскадов, и это уменьшает усиление всего устройства, но из-за требования устойчивости в усилителе должна применяться частотная коррекция. Последняя ограничит усиление на высоких частотах примерно тем же значением, что и без применения местной обратной связи. Как следствие, усилитель только с общей обратной связью лучше передает низкие и средние частоты, но зато у него есть потенциальные проблемы с передачей высоких частот – повышенная вероятность появления интермодуляционных искажений.

реклама

Усилитель с местной обратной связью проигрывает по уровню гармоник редакции с общей обратной связью для низких (и средних) частот.

Схема усилителя тока

Ниже приведена принципиальная схема простой двухкаскадной цепи усилителя тока, в которой в качестве усилительного элемента используются транзисторы npn и pnp.

Фотодиод поглощает энергию света и высвобождает электроны, тем самым действуя в качестве источника входного тока. Этот ток от фотодиода сначала усиливается транзистором Q1 и дополнительно усиливается транзистором Q2.

Резисторы у баз обоих транзисторов используются для регулировки усиления. Количество раз усиления сигнала совпадает с количеством каскадов в усилителе. Здесь ток усиливается в два раза, так что это двухкаскадный усилитель тока.

Переходя к расчетной части, скажем, id – это ток, протекающий от фотодиода, а Ai1, Ai2 – коэффициенты усиления транзисторов Q1 и Q2 соответственно. Ток на выходе первого транзистора будет равен Ai1*id, и это будет вход для второго транзистора. Второй транзистор Q2 будет дополнительно усиливать этот сигнал с коэффициентом Ai2. Таким образом, конечный выходной ток будет равен Ai2*Ai1*id, что сделает усиление всего этого двухступенчатого усилителя тока равным Ai2*Ai1.

Инструкция по ремонту и замене

Стоит отметить, что на современные российские коммутаторы подходят выходные ключевые транзисторы не только штатного производства, а в частности КТ890А, КТ898А1, но и зарубежный аналог BU931. Реализован он может быть, как без корпуса, так и в конструктивном исполнении ТО-220 или ТО-3.

Что касается управляющей схемы, то в коммутаторы серии 78.3734 подходят:

  • 4-канальный усилитель типа К1401УД2Б;
  • отечественная микросхема Р1055ХП1;
  • зарубежная L497B SGS-TOMSON.

Перед тем, как приступать к замене коммутатора или его составляющих, рекомендуется протестировать целостность проводки и соединений системы зажигания. Особое внимание уделить генератору. Также не лишним будет проверка напряжения от бортовой сети на датчик Холла.

Подробнее по неисправностям и способам их ремонта ниже в таблице.

Техника безопасности при сборке

Для того, чтобы добиться точной сборки без угрозы для оператора, необходимо соблюдать прописанные нормы безопасности.

  • при сборке необходимо использовать только исправный инструмент, без дефектов и поломок;
  • все составляющие конструкции редуктора, подготовленные для монтажа, должны быть защищены от случайного падения;
  • передавать деталь в руки другого человека следует с особой осторожностью;
  • категорически запрещается подкладывать пальцы под детали редуктора, в том числе и под крышку.

Допуск к производству коническо-цилиндрического редуктора работ выдается исключительно после прохождения соответствующего инструктажа, изучения техники безопасности и методики сборки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector