Рнс. 2-28. Векторная диаграмма напряжения и юка в идеальной индуктивности

Таблица 2.15. Характеристики трансформаторов

б) на частоте 10 кГц

= 2jr 10 10 10 ICr = 628 Ом.

Пример 2.25. Через катушку индуктивностью 10 мГн течет ток 20 мА на частоте 400 Гц. 011реде)штс напряжение на катушке. Сопротивление катушки

Xj = 2iTfL = 2jr-400 10 10 = 251 Ом.

Действующее значение напряжения

5,02 В.

IXj =20.10Г -251

Следует подчеркнуть, что в данном примере активное сопрогивлени обмотки катушки считается пренебрежимо малым по сравнению с ее индуктивным сопротивлением. Там, где это необходимо, нужно рассчитывать комплексное сопротивление катушки (гл. 3).

Трансформаторы

Трансформаторы дают возможность передавать энергию из одной ча сти схемы в другую, непосредственно не связанную с первой. Трансфер матор всегда имеет первичную (входную) и одну или несколько вторичных (выход11ых) обмоток. Отношение вторичного и первичного напряжений определяется коэффициентом трансформации, который мо жет быть как больше единицы (повышающий трансформатор), так и меньше ещщицы (понижающий трансформатор). Поскольку в трансформаторе имеются определенные потери энер1ии, его вторичная мощность всегда меньше первичной.

Повышающие и понижающие трансформаторы используются в источниках электропигания, для согласования цепей в усилителях мощности звуковых частот, для разделения цепей но постоянному току и i.n

Электрические характеристики трансформатора определяются рядом факторов. При его выборе следует обращать внимание на следующие моменты:

а) допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток. Отношение числа витков вторичной и первичной обмоток равт. отношению соответствующих напряжений;

б) максимальную мощность, В - А. которая может длительно перс даваться через трансформатор, не вызывая его перегрева;

Материал .магнитопровода

в) диапазон рабочих частот (минимальную и .максимальную рабочие частоты);

г) снижение вторичного напряжения трансформатора при изменении нагрузки от XX до номинальной.

В табл. 2.15 приведены некоторые характеристики трансформаторов.

Трансформаторы с ферритовым магнитопроводом применяются в импульсных цепях, а с магнитопроводом из стали - в усилителях звуковой частоты и источниках электропитания.

Основные соотношения в трансформаторе

Для низкочастотных трансформаторов, имеющих сердечник из стальных пластин или в виде тороида из стальной ленты или феррита, справедливы следующие соотношения;

где и - числа витков соответственно первичной и вторичной обмоток; t/j и {/ - первичное и вторичное напряжения; / 7 - первичный И вторичный токи.

Расчетная мощность трансформатора

Мощность, потребляемая трансформатором из питающей сети, может быть определена умножением коэффициента 1,1 на сумму .мощностей, потребляемьпс всеми нагруэка.ми. Множитель учитывает потери мощности на иа1-рев в трансформаторе. Еачи трансформатор имеет только одну вторичную обмотку, то мощность, отдаваемая в нагрузку, =/jt/j. Тогда первичная (входная) мощность = 1,1/>

Небольшие замдання и советы

Максимальная мощность, передаваемая трансформатором, определяется максимальной темперагурой его нагрева. С постом температуры окружающей среды допустимая мощность снижается. Для увеличения надежности прибора следует обеспевдть его запас по мощности, факти чески уменьшая при этом нагрев трансформатора.

Любой трансформатор является исто>тиком сильных злекгромагнит ных помех, вызван11ых полями рассеяния. При монтаже аппаратуры трансформатор либо надежно экранируюг. чтобы локализовать почя внутри экрана, пибо ставят его нопапьшс от чувствительных к помехам элементов схем. которыми являются входные дели усилителей, электронно-лучевые тр>бки. маломощные промежуточные трансформаторы и т.п.

Не допускается использовать трансформатор за пределами оговоренных для него значений напряжеии*!. В противном случае может произой ти насыщение магнитопровода, что вызовет резкое возрастание тока пер в1гш0й обмотки, перегрев и выход из строя прибора. ,

При монтаже торои,лального тра11сфор.матор? нельзя допустить, чтобы оказались электрически соединенными концы крепящего трансформатор болта. Такое соелинеппе эквивалетно короткозамкнутому витку по которому бул;ет циркулировать неограниченный ток. При этом трансформатор выЙ1ет из строя.

SOOy.

---о

Рнс. 3.1. Простейший делитель напряжения

£/jux = WOmB ГОмВ ГмВ ООО

п Рис. 3.2. Делитель напряжения с постоянным входным 0 и выходным сопротивлением

Рис. 3.3. Т-образный делитель напряжения

Рис. 3.4. П-образный Делитель напряжения

ГЛ4а4 3

АН.АЛИЗ РЕЗИСТИВНЫХ. РЕЗИСТИВНО-ЕМКОСТНЫХ, РЕЗИСТИВНО-ИНДУКТМВНЫХ. ЕМКОСТНО-ИНДУКТИВНЫХ ЦЕПЕЙ И ФИЛЬТРОВ

Аттенюаторы

Простейшие аттенюаторы, созданные на основе резистивных делителей напряжена, показаны па рис. 3.1,3.2. Каждый из них имеет постоян ное входное сопротивление (I МОм для рис. 3.1 и 910 Ом - дая рис. 3.2). В обоих случаях испоп>зуются высокостабнльные высокоточные (1%) резисторы. Нагрузка аттенюатора должна иметь в.ходаое сопротивление значительно превышающее его выходное сопротивление. В противном случае нельзя обеспечить достаточную товдюсть деления входного напря жения.

В некоторых устройствах желате:гьчо иметь аттенюаторы с одинаковым входным и выходным сопротивлениями, например, для согласо-ваншг аттенюатора с волновым сопротивлением кабеля. На рис. З.З-З.* приведены схемы Т-, П- и -типов, которые при условии подсоединения с обеих сторон кабеля с волновым сопротивлением Zo, обеспечиваю

Рис. 3.5. Нч>бразный делитель напряжения

входное и выходное сопротивления, равные Zq. Значения сопротивлений резисторов RJ и R2 рассчитаны по формулам, приведенным в табл. 3.1.

Обычно Zq равно 600 Ом для телефонных линий и кабелей, работающих в диапазоне звуковых частот. Для видео- и радиочастот Zq составляет 50 или 75 Ом. Заметим, что коэффициент деления

Аттенюаторы Т- и Я-типов используются для небалансных цепей, один полюс которых заземлен. Аттенюаторы Я-типа применяются для систем с балансным входом.

Пример 3.1. Спроектируйте небапансный аттенюатор с коэффициентом деления Л = 10 и входным сопротивлением 75 Ом. Желательно использовать стандартные резисторы.

Для решения задачи требуется проанализировать схемы 7- и Я-типов с целью определения варианта, в котором можно использовать стандартные резисторы.

Для Г-схемы

75 (10-1)

R1 =

R2 =

10+1 75-2-10

10 - 1 Для Я-схемы

75 (10 - 1)

75 -9 II

75 20 99

= 61,3 Ом; = 15,2 Ом.

R1 =

R2 =

2 . 10 75 (10 + 1)

75 99 20 75 И

-= 371,3 0м;

10-1

= 91,7 0м.

В нашем случае более целесообразно использовать схе.му Г-типа, так как резистор R1 можно реализовать путем параллельного соединения двух стандартных резисторов по 120 Ом каждый. В качестве Л2 используется стандартный резистор сопротивлением 15 Ом. Если точность рассчитанных резисторов не хуже 27с, то точность деления получится лучше 4%, что вполне достаточно.

Децибел

Децибел (дБ) - широко используемая величтгаа для измерения усиления и ослабления сигналов разного рода. Децибел - это одна десятая

величины, называемой бел и равной десятюпюму логарифму отношения выходной мощности Tpjjjj к входной мощности/ ijjj. Поэтому коэффициент усиления по мощности, выраженный в белах, записьгаается в виде

Та же величина, но выраженная в децибелах, записывается в виде Р.

lOlg

Если .мощность выразить через напряжение или ток, т.е. jR или pR, и считать сопротивления одинаксеыми, то коэффициенты усиления по напряжению или току можно записать следующим образом:

= 201g

Эти выражения приобрели универсальный характер и используются и в тех случаях, когда сопротивления на входе и выходе не одинаковы. Если выходное напряжение или ток больше, чем входные величины, то К нолучается положительным. Эта ситуация характерна для усилителей. В случае аттенюаторов выходная величина меньше входной и тогда ЛГР получается отрицательным.

В табл. 3.2 приведены коэффициенты усиления по мощности, напряжению и току, выраженные в абсолютных единицах и децибелах (дБ). Таблица 3.2. Коэффициенты усиления