AC микросхемалардын демилгесиз МАТЕРИАЛЫ

TINACloud Click же дуба үчүн төмөнкү мисал тетиктерге таптап, Online, аларды анализдөө үчүн Interactive DC режимин тандоо.
мисалдарды түзөтүп же өз схемаларды түзүү TINACloud үчүн арзан кирүү

Туруктуу токтун микросхемаларын изилдөөдөн өзгөрүлмө токтун микросхемаларына өткөндө, биз пассивдүү компоненттин дагы эки түрүн, башкача айтканда, резисторлордон айырмаланган кыймылдаткычтарды - индукторлорду жана конденсаторлорду эске алышыбыз керек. Резисторлор каршылыгы жана Ом мыйзамы менен гана мүнөздөлөт. Индукторлор жана конденсаторлор токтун фазасын алардын чыңалуусуна салыштырмалуу өзгөртөт жана жыштыктан көз-каранды импеданстарга ээ. Бул AC чынжырларын алда канча кызыктуу жана күчтүү кылат. Бул бөлүмдө, кантип колдонулганын көрө аласыз диоддор бардык пассивдүү компоненттерди (резистор, индуктор жана конденсатор) алардын айланасында мүнөздөөгө мүмкүндүк берет импеданстар жана жалпыланган Ом закону.

каршылыктын

Айнымалы ток тутумунда резистор колдонулганда, резистордогу токтун жана чыңалуу чыңалуу өзгөрүлүп турат. Башкача айтканда, алардын синусоидалык чыңалуусу жана токтору бирдей фазага ээ. Бул фазалык байланышты чыңалуу жана токтун фазалары үчүн жалпыланган Ом мыйзамы менен талдоого болот:

V_M = R *I_M or V = R *I

Албетте, биз Ом мыйзамын чокусу же орточо мааниси (татаал фазалардын абсолюттук мааниси) үчүн колдоно алабыз -

V_M = R * мен_M or V = R * мен

бирок бул форма айнымалы электрдик схемаларда ушундай маанилүү ролду ойногон фазалык маалыматты камтыбайт.

индуктор

Индуктор - бул узундуктагы зым, кээде ПСБде кыска гана из, кээде темир же аба өзөгү бар катмар түрүндөгү узун зым.

индуктор белгиси болуп саналат L, анын мааниси деп аталат, ал эми алсырашы. Индуктивдүүлүктүн бирдиги - белгилүү америкалык физик Джозеф Генринин аты менен аталган гери (H). Индуктивдүүлүк жогорулаган сайын, индуктордун өзгөрүлмө токтун агымына болгон каршылыгы да күчөйт.

Индуктордогу AC чыңалуу токтун мезгилдин төрттөн бир бөлүгүнө алып келээрин көрсөтүүгө болот. Фасорлор катары карасак, чыңалуу 90 болот° токтун алдыга (саатка каршы багытта). Комплекстүү тегиздикте, чыңалуунун фазасы учурдагы фазага перпендикулярдуу, позитивдүү багытта (шилтеме багыты боюнча, саат багытына каршы). Сиз муну элестетүү фактору аркылуу татаал сандар менен билдирсеңиз болот j эседен эле.

The тыянак каршылыгы индуктордун белгилүү бир жыштыктагы токтун агымына каршылыгын чагылдырат, X символу менен чагылдырылат_Lжана Ом менен өлчөнөт. Индуктивдик реакция Х мамилелери менен эсептелет_L = w* L = 2 *p* F * L. Бир индуктордун чыңалуусу X болуп саналат_L эсе учур. Бул мамиле чыңалуунун жана токтун чокусу же rms маанилери үчүн жарактуу. Индуктивдүү реакция үчүн теңдемеде (Х_L ), Е, болуп жыштыгы Hz менен w рад / с (бурчтуу радиан / секунда) бурчтук жыштык, Н (Генри) индуктивдүүлүгү. Ошентип, биз эки түрү бар жалпыланган Ом мыйзамы:

1. Үчүн чоку (V_M, мен_M ) же эффективдүү (V, I) учурдагы жана чыңалуу:

V_M = X_L*I_M or V = X_L*I

2. татаал диоддор колдонуу:

V_M = j * X_L I_M or V = j * X_L * I

Индуктордун чыңалуу жана учурдагы фазаларынын катышы анын комплекси индуктивдик импеданс:

Z_L= V/I = V_M / I_M = j w L

Индуктордун ток фазасынын жана чыңалуусунун катышы анын татаалдыгы тыянак жакындоо:

Y_L= I / V = I_M /V_M = 1 / (j w L)

Жалпыланган Ом мыйзамынын үч формасы -Z_L= V / I, I = V / Z_L, жана V = I * Z_L- DC үчүн Ом мыйзамына абдан окшош, бирок аларда импеданс жана татаал фазорлор колдонулат. Импедансты, кабыл алууну жана жалпыланган Ом мыйзамын колдонуп, биз өзгөрүлмө токтун чынжырларын туруктуу токтун чынжырларына окшоштуруп иштете алабыз.

Каршылык көрсөткөндөй, биз Ом мыйзамын индуктивдүү реакциянын чоңдугу менен колдоно алабыз. Жөн гана чокусун айтып беребиз (V_M, IM) же АЖБ (V, I) учурдагы жана кубатуулуктагы менен баалуулуктары X_L, Тыянак каршылыгы масштабы:

V_M = X_L I_M or V = X_L * мен

Бирок, бул теңдемелерде чыңалуу менен токтун ортосундагы фазалык айырмачылык камтылбагандыктан, фаза кызыктырбаса же башкача эске алынбаса, аларды колдонууга болбойт.

далил Таза сызыктагы чыңалуунун убакыт функциясы индуктор Индуктордун чыңалуусуна жана тогуна байланышкан убакыт функциясын карап чыгуу менен, нөлдүк каршылыкка ээ индукторду табууга болот: . Мурунку бөлүмдө келтирилген татаал убакыт функциясынын концепциясын колдонуу татаал диоддор колдонуу: VL = j w L* IL же реалдуу убакыт функциялары менен vL (Т) = w L iL (Т + 90°) Ошондуктан курчугандык 90° заряд алдыда.

Жогоруда далилдерди TINA менен көрсөтөлү жана чыңалууну жана токту убакыт функциясы жана синусоидалык вольттун генератору жана индуктору болгон схемада көрсөтөлү. Алгач функцияларды кол менен эсептей беребиз.

Биз карап чыга турган схема 1VH индукторунан турат, 1Vpk синусоидалык чыңалуусу жана 100Гц жыштыгы (в)_L= 1sin (wt) = 1sin (6.28 * 100t) V).

Жалпыланган Ом мыйзамын колдонуп, токтун татаал фазасы:

I_LM= V_LM/(jwL) = 1 / (j6.28 * 100 * 0.001) = -j1.59A

демек, учурдагы убакыт функциясы:

i_L(Т) = 1.59sin (wТ-90°) А.

Эми TINA менен бирдей функцияларды көрсөтөлү. Жыйынтыктары кийинки сандарда көрсөтүлгөн.

TINA колдонуу жөнүндө эскертүү: Убакыт функциясын колдонуп чыктык Анализ / AC талдоо / Убакыт милдети, ал эми phasor диаграммасы колдонуу менен алынган Анализ / AC анализи / Фасор диаграммасы. Биз анда көчүрмөсүн пайдалануу жана талдоо материалдар үчүн көчүрүп, схемалык диаграммада. Схемада инструменттердин амплитудасын жана фазасын көрсөтүү үчүн AC Interactive Mode колдондук.

камтылган убакыт кызматтын жана phasor диаграммада менен схемасы

Click / сапта-талдоо Жогоруда кыдырып таптап же Windows ылайык сактоо үчүн бул шилтемени басып,

убакыт милдеттери

Phasor диаграмма

мисал 1

Жыштыкта ​​L = 3mH индуктивдүүлүгү бар индуктивдик реакцияны жана индуктордун татаал импедансын табыңыз е = 50 Hz.

X_L = 2 *p* f * L = 2 * 3.14 * 50 * 0.003 = 0.9425 ohm = 942.5 мох

Комплекстүү импеданс:

Z_L= j w L = j 0.9425 = 0.9425 j OHMS

Бул натыйжаларды TINAнын импеданс өлчөгүчүнүн жардамы менен текшере аласыз. Метрди эки жолу чыкылдатканда пайда болгон импеданс метринин касиет кутусуна жыштыкты 50Гц чейин орнотуңуз. Электр тогун бассаңыз, импеданс өлчөгүч индуктордун индуктивдик реакциясын көрсөтөт Интерактивдүү режим сүрөттө көрсөтүлгөндөй, же баскычын тандап алган болсо, Анализ / AC талдоо / Түйүлдүктүн чыңалуусун эсептөө буйрук.

Колдонуу Анализ / AC талдоо / Түйүлдүктүн чыңалуусун эсептөө буйрук менен, сиз метр менен өлчөнгөн татаал импеданс текшере аласыз. Ушул буйруктан кийин пайда болгон калемге окшош сынагычты жылдырып жана индукторду чыкылдатуу менен, сиз төмөндөгү таблицада комплекстүү импеданс жана кирүү көрсөтүлөт.

Эскертүү, импеданс да, кирүү да өтө кичинекей (1E-16) бөлүктү эсептөөдө тегеректөө катасынан улам.

TINAнын AC Phasor диаграммасын колдонуп, татаал импедансты татаал фасор катары көрсөтсөңүз болот. Натыйжасы кийинки сүрөттө көрсөтүлгөн. Авто этикет командасын колдонуп, индуктивдүү реакцияны көрсөткөн этикетканы фигурага коюңуз. Төмөндө көрсөтүлгөн масштабга жетүү үчүн эки жолу чыкылдатып, октун автоматтык орнотууларын өзгөртүүңүз керек.

мисал 2

кайра 3mH индуктор боюнча тыянак каршылыгы табуу, бирок жыштыгы бул жолу е = 200kHz.

X_L = 2 *p* f * L = 2 * 3.14 * 200 * 3 = 3769.91 ом

Көрүнүп тургандай, индуктивдик реакция чыгат жыштыгы менен.

TINAнын жардамы менен сиз жыштыктын функциясы катары реакцияны түзө аласыз.

Анализди / AC анализин / AC өткөрүүнү тандап, Амплитуда жана фаза белгилөө кутучасын коюңуз. Төмөнкү диаграмма пайда болот:

Бул диаграммада импеданс логарифмдик шкалада жыштыкка каршы сызыктуу шкалада көрсөтүлгөн. Бул импеданс жыштыктын сызыктуу функциясы экендигин жашырат. Муну көрүү үчүн, жогорку жыштык огун эки жолу чыкылдатып, Масштабды Сызыктуу жана Кене санын 6га коюңуз. Төмөндөгү диалог кутусун караңыз:

TINAнын эски нускаларында фаза диаграммасында тегеректөө катасынан улам 90 градуска жакын термелүүлөр байкалышы мүмкүн. Жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй вертикалдуу огун чектөө менен сиз диаграммадан жок кыла аласыз.

Capacitor

Бир конденсатор диэлектрдик (изоляциялык) материал менен бөлүнгөн эки металлдын электроддорунан турат. Конденсатор электр зарядын сактайт.

Конденсаторго белгиси CЖана анын кубаттуулугу (or Capacitance) белгилүү англиялык химик жана физик Майкл Фарадейден кийин фараддар (F) менен өлчөнөт. Конденсатор көбөйгөн сайын, конденсатордун өзгөрүлмө токтун агымына каршылыгы азаят. Мындан тышкары, жыштык көбөйгөн сайын, конденсатордун өзгөрүлмө токтун агымына каршы болушу азаят.

Конденсатор аркылуу өткөн AC тогу электр тогунун чыңалуусун алып өтөт
конденсатор төрттөн бир мезгилге чейин. Фасорлор катары карасак, чыңалуу 90 болот° артынан (ичинде сааттын жебесине каршы) ток. Комплекстүү тегиздикте чыңалуу фазору азыркы фазорго, терс багытта перпендикуляр болот (шилтеме багытына карата, сааттын жебесине каршы). Муну татаал сандар менен элестетүү факторун колдонуп билдирсеңиз болот -j эседен эле.

The сыйымдуулук реакциясы конденсатордун белгилүү бир жыштыктагы токтун агымына болгон каршылыгын чагылдырат, символ менен көрсөтүлөт X_Cжана Ом менен өлчөнөт. Капиталдык реакция мамилелер менен эсептелет X_C = 1 / (2 *p* f * C) = 1 /wC. Бир конденсатордун айланасындагы чыңалуу X болуп саналат_C эсе учур. Бул мамиле чыңалуунун жана токтун чокусу же rms маанилери үчүн жарактуу. Эскертүү: конденсатор үчүн теңдемеде каршылыгы (X_C ), Е, болуп жыштыгы Hz менен w өг / с бурчтук жыштыгы (радиандарга / экинчи), C болуп саналат

жылы F (Букмал), жана X_C Омдун сыйымдуу реакциясы. Ошентип, биз эки түрү бар жалпыланган Ом мыйзамы:

1. Үчүн абсолюттук чокусу or эффективдүү учурдагы жана баалуулуктары Чыңалуу:

or V = X_C*I

2. Үчүн татаал чоку or эффективдүү учурдагы жана кубатуулуктагы баалуулуктары:

V_M = -j * X_C*I_M or V = - к * X_C*I

Конденсатордун чыңалуу жана учурдагы фазаларынын катышы анын комплекси сыйымдуу импеданс:

Z_C = V / I = V_M / I_M = - j*X_C = - j / wC

Токтун фазасынын жана конденсатордун чыңалуусунун катышы анын комплекси емкостный жакындоо:

Y_C= I / V = I_M / V_M = j wC)

Proof: The Түз сызыктуу сыйымдуулуктагы чыңалуунун убакыт функциясы (параллель жана катар каршылыгы жок жана жөнөкөй индуктивтүүлүгү жок конденсатор) емкостный анын кубатуулуктагы убакыт милдеттерин колдонуп көрсөтүлүшү мүмкүн (VC), заряддуу (q.)C) Жана азыркы (менC ): Эгерде C убакытка байланыштуу болбосо, анда татаал убакыт функцияларын колдонсо болот: iC(Т) = j w C vC(Т) or vC(Т) = (-1 /jwC) *iC(Т) же татаал фазаларды колдонуу: же реалдуу убакыт функциялары менен vc (Т) = менc (Т-90°) / (w C) Ошондуктан курчугандык 90° артынан учурдагы.

Жогоруда далилдерди TINA менен көрсөтөлү жана чыңалууну жана токту убакыттын функциялары жана фазалар катары көрсөтөлү. Биздин схемада синусоидалык чыңалуудагы генератор жана конденсатор бар. Алгач функцияларды кол менен эсептей беребиз.

Конденсатор 100nF түзөт жана 2V жана 1МГц жыштыгы бар вольттогу генератор аркылуу туташтырылат._L= 2sin (wт) = 2sin (6.28 * 10⁶т) V

Жалпыланган Ом мыйзамын колдонуп, токтун татаал фазасы:

I_CM= jwCV_CM =j6.28*10⁶10^-7 * 2) =j1.26A,

демек, учурдагы убакыт функциясы:

i_L(Т) = 1.26sin (wТ + 90°) A

ошондуктан ток 90 чыңалуудан ашып кетти°.

Эми TINA менен бирдей функцияларды көрсөтөлү. Жыйынтыктары кийинки сандарда көрсөтүлгөн.

камтылган убакыт кызматтын жана phasor диаграммада менен схемасы

Click / сапта-талдоо Жогоруда кыдырып таптап же Windows ылайык сактоо үчүн бул шилтемени басып,

убакыт диаграмма
Phasor диаграмма

мисал 3

С = 25 менен конденсатордун реактивдүүлүгүн жана татаал импедансын табыңыз mF сыйымдуулугу, f = 50 Гц жыштыкта.

X_C = 1 / (2 *p*f*C) = 1/(2*3.14*50*25*10^-6) = 127.32 OHMS

Комплекстүү импеданс:

Z_-C= 1 / (j w C) = - j 127.32 = -127.32 j OHMS

Келгиле, буга чейин индуктор үчүн болгону сыяктуу TINA менен бул натыйжаларды текшерип көрөлү.

TINAнын AC Phasor диаграммасын колдонуп, татаал импедансты татаал фасор катары көрсөтсөңүз болот. Натыйжасы кийинки сүрөттө көрсөтүлгөн. Авто этикет командасын колдонуп, индуктивдүү реакцияны көрсөткөн этикетканы фигурага коюңуз. Төмөндө көрсөтүлгөн масштабга жетүү үчүн эки жолу чыкылдатып, октун автоматтык орнотууларын өзгөртүүңүз керек.

мисал 4

бир 25 менен сыйымдуулук табуу mF конденсатор дагы, бирок бул жолу f = 200 кГц жыштыкта.

X_C = 1 / (2 *p*f*C) = 1/(2*3.14*200*10³* * 25 10^-6) = 0.0318 = 31.8 mohms.

Сиз сыйымдуу реакцияны көрө аласыз азаят жыштыгы менен.

Конденсатордун импедансынын жыштыкка көз карандылыгын билүү үчүн, индуктор менен мурункудай эле TINA колдонолу.

Бул бөлүмдөн басып кандай жыйынтыктап жатып,

The жалпыланган Ом закону:

Z = V / I = V_M/I_M

Негизги RLC компоненттери үчүн татаал тоскоолдук:

Z_R = R; Z_L = j w L жана Z_C = 1 / (j w C) = -j / wC

Ом мыйзамынын жалпыланган формасы бардык компоненттерге - резисторлорго, конденсаторлорго жана индукторлорго кандайча колдонуларын көрдүк. Туруктуу контурлар үчүн Кирхоф жана Ом мыйзамдары менен иштөөнү үйрөнгөндүктөн, биз аларга негизделип, өзгөрүлмө ток чынжырлары үчүн окшош эрежелерди жана райондук теоремаларды колдоно алабыз. Бул кийинки бөлүмдөрдө сүрөттөлөт жана көрсөтүлөт.

---