Elektronika i energoelektronika

Podobne dokumenty
GENERATORY DRGA K.M.Gawrylczyk 1

Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

Generatory drgań sinusoidalnych LC

Generatory. Podział generatorów

Generatory Podział generatorów

Wzmacniacze. Rozdzia Wzmacniacz m.cz

7. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

ELEKTRONIKA W EKSPERYMENCIE FIZYCZNYM

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

Spis treêci. Wst p... 9 Wykaz skrótów stosowanych na rysunkach Wykaz wa niejszych oznaczeƒ... 12

Elektronika i energoelektronika

Bior c pod uwag za o enia wst pne oraz dodatkowe warunki, schemat blokowy uk adu mo na przedstawi w sposób nast puj cy:

Ćwiczenie - 8. Generatory

LABORATORIUM FOTONIKI

przemiennych ze sk adow sta mo na naszkicowa przebieg u W E = f() jak na rys.1a.

LABORATORIUM Z PODSTAWOWYCH UKŁADÓW ELEKTRYCZNYCH

Ć W I C Z E N I E 5. Częstotliwość graniczna

Ćwiczenie nr 05 1 Oscylatory RF Podstawy teoretyczne Aβ(s) 1 Generator w układzie Colpittsa gmr Aβ(S) =1 gmrc1/c2=1 lub gmr=c2/c1 gmr C2/C1

Przetwarzanie bazuj ce na linii opó niaj cej

2. Przyk ad zadania do cz ci praktycznej egzaminu dla wybranych umiej tno ci z kwalifikacji E.20 Eksploatacja urz dze elektronicznych

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL BUP 13/11. GRZEGORZ WIECZOREK, Zabrze, PL WUP 04/14

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

tel/fax lub NIP Regon

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

1.3 Budowa. Najwa niejsze cz ci sk adowe elektrozaworu to:

Rys.1. Schemat przetwornika dla zadanej liczby n 2 = a 3 a 2 a 1 = 1001

Elementy cyfrowe i układy logiczne

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

SILNIKI ASYNCHRONICZNE INDUKCYJNE

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Zakłócenia. Podstawy projektowania A.Korcala

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 201

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

PL B1. ŁUSZCZYK MARIUSZ, Mińsk Mazowiecki, PL SZCZEPANIAK ZENON, Warszawa, PL BUP 09/12

Wzmacniacze szerokopasmowe, selektywne i mocy. K.M.Gawrylczyk 1

Ujemne sprzężenie zwrotne, WO przypomnienie

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

LABORATORIUM Z PODSTAWOWYCH UKŁADÓW ELEKTRYCZNYCH

LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Badanie bezszczotkowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi (BLDCM)

LABORATORIUM Z PODSTAWOWYCH UKŁADÓW ELEKTRYCZNYCH

mgr inż. Grzegorz Kraszewski SYSTEMY MULTIMEDIALNE wykład 6, strona 1. Format JPEG

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

LABORATORIUM STEROWANIE SILNIKA KROKOWEGO

Generatory sinusoidalne

Sterownik Silnika Krokowego GS 600

Strategia rozwoju kariery zawodowej - Twój scenariusz (program nagrania).

Demonstracja: konwerter prąd napięcie

14.Rozwiązywanie zadań tekstowych wykorzystujących równania i nierówności kwadratowe.

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 4 PRZETWORNIKI AC/CA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3


Oprogramowanie klawiatury matrycowej i alfanumerycznego wyświetlacza LCD

Ń

Innowacyjna gospodarka elektroenergetyczna gminy Gierałtowice

Ćw. 6 Generatory. ( ) n. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

ŁĄ Ę ę ę Ę ę ę ę ę ę ŁĄ ę Ą ę ę

GENERATORY SINUSOIDALNE RC, LC i KWARCOWE

USTAWA. z dnia 26 czerwca 1974 r. Kodeks pracy. 1) (tekst jednolity)

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań cz. 1

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Wiedza niepewna i wnioskowanie (c.d.)

ż ć ć ć ż ń ć ż ć ż Ę ć ż

Ż ć Ć ć Ś Ś Ż Ć ć ć ć

I B. EFEKT FOTOWOLTAICZNY. BATERIA SŁONECZNA

Udoskonalona wentylacja komory suszenia

Temat: Wzmacniacze selektywne

Ł Ł ż Ś ż Ś Ź ć

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Wykład 10. Urządzenia energoelektroniczne poprzez regulację napięcia, prądu i częstotliwości umoŝliwiają

ż ć Ę ż ż ż Ń Ł ż ż ż ż ż ż ż ż

ż ć ż ń Ń Ż ń ń ć ż ż ć Ż

Multiplekser, dekoder, demultiplekser, koder.

REZONANS NAPI I PR DÓW

PL B1. Układ impulsowego wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego jonami erbu z zabezpieczaniem laserowych diod pompujących

LABORATORIUM Z PODSTAWOWYCH UKŁADÓW ELEKTRYCZNYCH

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

Generatory sinusoidalne LC

Technik mechatronik. Egzamin. zawodowy. Testy i zadania z rozwiązaniami. Alina Rodak, Andrzej Rodak i in.

Zagospodarowanie magazynu

TRANSFORMATORY I ZASILACZE

wiat o mo e by rozumiane jako strumie fotonów albo jako fala elektromagnetyczna. Najprostszym przypadkiem fali elektromagnetycznej jest fala p aska

TABELA ZGODNOŚCI. W aktualnym stanie prawnym pracodawca, który przez okres 36 miesięcy zatrudni osoby. l. Pornoc na rekompensatę dodatkowych

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Podstawowe działania w rachunku macierzowym

Nowoczesna koncepcja przetwornicy rezonansowej napi cia sta ego

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki

Przekształtniki impulsowe dc/ac (falowniki)

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych.

LABORATORIUM Z PODSTAWOWYCH UKŁADÓW ELEKTRYCZNYCH

Czy warto byd w sieci? Plusy i minusy nakładania się form ochrony przyrody wsparte przykładami Słowioskiego Parku Narodowego

Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.

ANALIZA OBWODÓW RZĘDU ZEROWEGO PROSTE I SIECIOWE METODY ANALIZY OBWODÓW

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

Transkrypt:

Wydzia ł Elektrotechniki i Informatyki Politechnika Lubelska Elektronika i energoelektronika wyk ł ad 8 GENERATORY Lublin, maj 2008

Generatory Generator jest to układ elektroniczny samorzutnie wytwarzający zmienne przebiegi elektryczne. Generatory są układami służącymi do wytwarzania zmiennych przebiegów elektrycznych (impulsowych lub okresowych) bez konieczności doprowadzania z zewnątrz jakiegokolwiek sygnału pobudzającego. Przetwarzają energię prądu stałego (z zasilacza) na energię drgań.

Wzmacniacze a generatory I G Y G Wzmacniacz Y L Zasilanie Generator Y L Zasilanie

Podzia ł generatorów W zale ż no ś ci od kszta ł tu wytwarzanego przebiegu: sinusoidalne, niesinusoidalne: przebiegu prostok ą tnego, przebiegu liniowego (trójk ą tnego, pi ł okszta ł tnego), impulsowe.

Generatory drga ń sinusoidalnych Generatory drga ń sinusoidalnych mo ż na podzieli ć ze wzgl ę du na sta ł o ść cz ę stotliwo ś ci i mocy wyj ś ciowej generowanych drga ń : generatory cz ę stotliwo ś ci (o du ż ej sta ł o ś ci cz ę stotliwo ś ci) generatory mocy (du ż a moc wyj ś ciowa i du ż a sprawno ść energetyczna bez optymalizacji sta ł o ś ci cz ę stotliwo ś ci)

Generatory drga ń sinusoidalnych Ze wzgl ę du na rozwi ą zania uk ł adowe i sposób pracy elementów aktywnych mo ż na je podzieli ć na dwie grupy: generatory sprz ęż eniowe element aktywny obj ę ty jest p ę tl ą dodatniego sprz ęż enia zwrotnego generatory dwójnikowe (o ujemnej rezystancji) element aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa, tranzystor lawinowy W praktyce mamy g ł ównie do czynienia z generatorami sprz ęż eniowymi.

Podzia ł generatorów sprz ęż eniowych Ze wzgl ę du na struktur ę uk ł adu (rodzaj elementów w obwodzie generacyjnym) mo ż na je podzieli ć : generatory RC ze sprz ęż eniem zwrotnym; generatory LC ze sprz ęż eniem zwrotnym ; generatory ze stabilizacj ą piezoelektryczn ą (np. kwarcowe).

Parametry generatorów W uk ł adach analogowych najszersze zastosowanie maj ą generatory przebiegów sinusoidalnych. cz ę stotliwo ść generowanego sygna ł u i jej sta ł o ść (stabilno ść cz ę stotliwo ś ci); amplituda generowanego sygna ł u i jej sta ł o ść (stabilno ść amplitudy); zniekszta ł cenia generowanego przebiegu harmonicznego (zawarto ść harmonicznych w generowanym sygnale). parametry energetyczne (moc, sprawno ść )

Sprz ęż enie zwrotne S 1 + S in Wzmaczniacz S out S f Czwórnik sprz ęż enia k = S out out /S in in wzmocnienie bloku wzmacniacza = S /S f out transmitancja czwórnika sprz ę gaj ą cego /S out k f = S out /S 1 wzmocnienie uk ł adu ze sprz ęż eniem zwrotnym k f = k/(1-k S f index f pochodzi od ang. s ł owa feedback (sprz ęż enie zwrotne)

Warunek generacji Wzmocnienie wzmacniacza z p ę tl ą dodatniego sprz ęż enia zwrotnego wynosi: k f = k/(1-k) Je ś li k = 1 to k f k k j k k Dla podtrzymania drga ń w generatorze wymagane jest spe ł nienie niezale ż nie dwóch warunków: fazy i amplitudy.

Warunek fazy musi zachodzi ć zgodno ść fazy sygna ł ów na wej ś ciu i wyj ś ciu wzmacniacza tzn.: j we + j wy = 0 + n 360,, (n = 0, 1,...) Dla zapewnienia warunku fazy w generatorach stosuje si ę dwa podstawowe rozwi ą zania: 1) Wzmacniacz przesuwa faz ę o 0 (360), a p ę tla sprz ęż enia zwrotnego i uk ł ad pobudzany nie wnosi dla danej cz ę stotliwo ś ci przesuni ę cia fazowego. 2) Wzmacniacz przesuwa faz ę tylko o 180,, a dalsze przesuni ę cie fazy o 180 nast ę puje w uk ł adzie pobudzanym do drga ń.

Warunek amplitudy ma posta ć : k = 1 (wtedy wzmacniacz staje si ę uk ł adem niestabilnym: 1 k k = 0). W takim przypadku wzmacniacz ca ł kowicie kompensuje t ł umi ą ce dzia ł anie obwodu sprz ęż enia zwrotnego. Generator sam dostarcza na wej ś cie sygna ł podtrzymuj ą cy drgania. W praktyce aby drgania nie zanika ł y - iloczyn k musi by ć troch ę wi ę kszy od 1. U 2 k f S 1/ 0 U 1

Generatory dwójnikowe Zasada dzia ł ania generatorów z elementami aktywnymi o ujemnej rezystancji opiera si ę na ich zdolno ś ci odt ł umiania stratnych obwodów rezonansowych LC.

Generatory RC W generatorach LC obwód sprz ęż enia zwrotnego tworz ą 3-4 elementy. W generatorach RC najcz ęś ciej jest 4-6 elementów, co zwi ę ksza ilo ść mo ż liwych rozwi ą za ń, a tak ż e stwarza du ż e mo ż liwo ś ci optymalizacji, np. pod k ą tem wra ż liwo ś ci, przestrajania, zniekszta ł ce ń czy wra ż liwo ś ci na zmiany impedancji wej ś ciowej i wyj ś ciowej wzmacniacza. Najprostsza struktura generatora RC sk ł ada si ę ze wzmacniacza nieodwracaj ą cego i jednej ga łę zi selektywnego sprz ęż enia zwrotnego (np. czwórnik RC typu po ł owa mostka Wiena).

Generator RC z mostkiem Wiena Zawiera ga łąź selektywn ą o transmitancji + =U + /U 2 (pó ł mostek Wiena z elementami R,C i R,C 1 ) oraz ga łąź aperiodyczn ą o 1 2 2 transmitancji - =U - U 2

Generatory LC W porównaniu do generatorów RC maj ą : ma ł e zniekszta ł cenia (zale ż ne od dobroci obwodu LC), mo ż liwo ść uzyskania du ż ej sta ł o ś ci cz ę stotliwo ś ci (dzi ę ki zastosowaniu kondensatorów z ujemnym wspó ł czynnikiem temperaturowym i dodatnim dla indukcyjno ś ci), wysok ą sprawno ść, mo ż liwo ść modulacji, zadowalaj ą c ą prac ę przy obni ż onym napi ę ciu zasilania. Generatory LC nie nadaj ą si ę do generacji ma ł ych cz ę stotliwo ś ci, gdy ż warto ś ci elementów LC s ą bardzo du ż e.

Generator LC ze sprz ęż eniem zwrotnym Trzy podstawowe struktury generatorów LC, ró ż ni ą ce si ę sposobem sprz ęż enia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym. Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).

Zasada dzia ł ania generatorów z dzielon ą pojemno ś ci ą (Colpittsa) dla cz ę stotliwo ś ci rezonansowej: sygna ł sprzężenia zwrotnego z kondensatora C1 jest przesunię ty w fazie o 180 względem sygnału wyjściowego wzmacniacza i doprowadzany do bazy. Po wzmocnieniu służy on do podtrzymywania drga ń w układzie. Przesunięcie w samym wzmacniaczu wynosi równie ż 180, więc spełniony jest warunek fazy. Warunek amplitudy zależy od stosunku pojemności obwodu rezonansowego C1/C2. Dodatkowe funkcje pełni ą: # Kondensator C3 o dużej pojemności blokuje przepływ składowej stałej prądu kolektora przez obwód rezonansowy, # Rezystory R1,R2 i RE s ą elementami obwodu polaryzacji stałoprądowej tranzystora, ustalającymi jego spoczynkowy punkt pracy; Dławik wysokiej częstotliwości przepuszcza składow ą sta łą prądu, lecz blokuje przedostawanie si ę sygnału zmiennego z wyjścia generatora do obwodu zasilania (zwieranie sygnału przez obwód zasilania).

Generator z dzielon ą indukcyjno ś ci ą (Hartley'a) zbudowany jest ze wzmacniacza pracuj ą cego w konfiguracji WE z p ę tl ą sprz ęż enia zwrotnego zawieraj ą c ą obwód rezonansowy L, C, w którym 1 indukcyjno ść jest podzielona na dwie cz ęś ci L i L 1 2

Generator Meissnera Charakterystyczn ą cech ą tego typu generatora s ą dwie cewki stanowi ą ce transformator, z których jedna wraz z przy łą czonym kondensatorem stanowi obwód drga ń. a) schemat blokowy b) uk ł ad strojony na kolektorze z zasilaniem równoleg ł ym

Generator LC ze sprz ęż eniem zwrotnym Na bazie 3 podstawowych uk ł adów powsta ł o wiele odmian uk ł adów generacyjnych. Do najwa ż niejszych z nich nale ż y generator Clappa (odmiana Colpittsa) oraz generatory kwarcowe nazywane uk ł adami Pierce'a (odmiana generatorów Colpittsa i Hartleya).

Generator Clappa jest modyfikacj ą generatora Colpittsa, polegaj ą c ą na zastosowaniu dodatkowo kondensatora stroj ą cego C3 po łą czonego szeregowo z cewk ą L obwodu. Takie rozwi ą zanie pozwala u ż y ć du ż ych warto ś ci pojemno ś ci kondensatorów C1 i C2 (do 1 mf) co znacznie poprawia sta ł o ść cz ę stotliwo ś ci generatora. Uk ł ady uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa

Generatory kwarcowe S ą pewn ą odmian ą generatorów LC, wykorzystuj ą ce rezonator kwarcowy. Pozwalaj ą na osi ą gni ę cie du ż ej sta ł o ś ci cz ę stotliwo ś ci, nieosi ą galnej przy u ż yciu konwencjonalnych obwodów LC. Grupy uk ł adowe generatorów: generatory, w których rezonator wykorzystany jest jako selektywny element sprz ę gaj ą cy o ma ł ej rezystancji (generatory Butlera) generatory, w których rezonator pracuje jako zast ę pcza indukcyjno ść o warto ś ci szybko rosn ą cej z cz ę stotliwo ś ci ą (generatory Pierce'a).

Grupy uk ł adowe generatorów generatory, w których rezonator wykorzystany jest jako selektywny element sprz ę gaj ą cy o ma ł ej rezystancji (generatory Butlera) generatory, w których rezonator pracuje jako zast ę pcza indukcyjno ść o warto ś ci szybko rosn ą cej z cz ę stotliwo ś ci ą (generatory Pierce'a).

Generatory Butlera a) z czwórnikiem sprz ę gaj ą cym Colpittsa, b) z czwórnikiem sprz ę gaj ą cym Hartleya c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprz ę gaj ą cym Colpittsa

Generatory Pierce'a a) Colpittsa-Pierce'a z dwoma pojemno ś ciami b) Colpittsa-Pierce'a z obwodem rezonansowym c) Hartleya-Pierce'a z indukcyjno ś ci ą d) Hartleya-Pierce'a z obwodem rezonansowym

Gdzie jest Chińczyk?