Физические основы электроники (стр. 4 из 8)

Последовательностные ЦИМС. Определение и классификация. RS-триггер. Синхронный RS-триггер. Д-триггер. JK-триггер. Т-триггер.

Понятие о микропроцессорах (МП) и МП-системах. ЦИМС – элементы ЦВМ.

Методические указания

Цифровые схемы, которые управляются уровнями напряжения, называются потенциальными. Логические микросхемы делятся на комбинационные и последовательностные микросхемы.

Принцип действия комбинационных схем рассмотрите на примере схемы типа ТТЛ. Состояние входов и выходов логического элемента характеризуется таблицей истинности. Обратите внимание на характеристики, а также статические и динамические параметры ЦИМС.

Логические схемы с памятью могут создаваться на основе комбинационных схем. Триггер - это элементарная последовательностная схема с двумя устойчивыми состояниями выходов. Выходы триггеров находятся в противоположном состоянии (в противофазе). Входной сигнал может перевести триггер из одного устойчивого состояния в другое. По структуре триггеры делятся на: RS-триггеры, JK- триггеры, Т-триггеры, D-триггеры и др. Переключения триггера определяются по таблице переключений. RS-триггер имеет запрещенные комбинации входных сигналов. Определите, что произойдет при подаче на вход триггера этих сигналов. JK-триггер состоит из двух триггеров – триггера внутренней памяти и выходного триггера. Обратите внимание на его преимущество. Подумайте, как его превратить в Т-триггер.

Литература: [1, с. 268 – 278; 2, с. 90 – 103].

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются ЦИМС от АИМС?

2. В чем отличие последовательностных схем от комбинационных?

3. Какие типы логик Вы знаете?

4. В чем отличие синхронных схем от асинхронных?

5. Принцип действия схемы ТТЛ.

6. Что такое таблица истинности?

7. Назовите характеристики комбинационных ИМС и объясните их вид.

8. Что можно определить по характеристикам комбинационных схем?

9. Динамические свойства АИМС.

10. Основные виды триггеров.

11. Что такое таблица переключений?

12. Что будет с RS-триггером, если на его входы подать запрещенную комбинацию сигналов?

13. В чем преимущества синхронных схем перед асинхронными?

14. В чем преимущества JK-триггера по сравнению с RS-триггером?

15. Как превратить JK-триггер в T-триггер.

5. Вентильные преобразователи

5.1. Общая характеристика преобразователей

Назначение и классификация вентильных преобразователей. Преобразователи, ведомые сетью, и автономные преобразователи.

Методические указания

Нужно знать назначение и виды преобразователей. Обратите внимание на отличие ведомых преобразователей от автономных.

Литература: [1, с. 286 – 288; 3, с. 3 – 5].

Контрольные вопросы

1. Каково назначение преобразователей?

2. Как классифицируются преобразователи?

3. В чем отличие ведомых преобразователей от автономных?

5.2. Выпрямители

Классификация. Структурная схема. Виды нагрузок.

Методические указания

Выпрямители классифицируются по ряду признаков: по числу фаз, по числу выпрямляемых полуволн, по построению схем, по мощности по возможностям управления.

Обобщенная структурная схема выпрямителя, содержит сетевой фильтр, трансформатор, вентильный блок, сглаживающий фильтр, стабилизатор, нагрузку. Не все указанные блоки обязательно присутствуют в схеме. В зависимости от предъявляемых требований могут отсутствовать некоторые блоки.

Ввиду сложности расчетов выпрямителей, анализ процессов в них в первом приближении выполняется при упрощающих допущениях об индуктивности нагрузки. Принимается, что, либо индуктивность в цепи выпрямленного тока

, либо .

Литература: [1, с. 289 – 291; 3, с. 6 – 8].

Контрольные вопросы

1. По каким признакам классифицируются выпрямители?

2. Как изменяется структурная схема выпрямителей в зависимости от требований?

5.3. Неуправляемые выпрямители

Однофазные схемы выпрямления. Однофазная однополупериодная схема. Учет неидеальности вентилей и трансформатора. Однофазная нулевая и мостовая схемы. Временные диаграммы. Основные соотношения в схемах.

Многофазные схемы выпрямления. Трехфазная нулевая схема. Поток вынужденного намагничивания. Трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом и вторичными обмотками, соединенными в зигзаг. Параллельная работа трехфазных нулевых схем. Схема две обратные звезды с уравнительным реактором. Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова). Составные схемы. Временные диаграммы и основные соотношения в схемах. Сравнение схем.

Методические указания

При изучении этого параграфа нужно обратить внимание на схемы, построение временных диаграмм и элементы расчета. Обратите внимание на особенности отдельных схем.

Вид временных диаграмм зависит от схемы и характера нагрузки. Диаграммы строят при следующих допущениях: вентиль и трансформатор идеальны.

Рассмотрим построение диаграмм напряжений и токов в однофазной нулевой схеме для случая

. При построении диаграмм для вторичных ЭДС и выпрямленного напряжения потенциал нулевого вывода трансформатора принимают за 0. На вторичной стороне трансформатора действуют противофазные напряжения. Когда напряжение в точке a положительно по отношению к точке 0, то в точке b оно отрицательно. При этом проводит вентиль V1, а V2 заперт. Ток через нагрузку в соответствии с законом Ома повторяет форму напряжения на нагрузке. Когда один из вентилей проводит, к запертому прикладывается двойное напряжение.

Если

, то форма напряжения на нагрузке сохраняется. Выпрямленное напряжение содержит постоянную составляющую и гармоники, но, т.к. , то ток от гармоник равен нулю и строго постоянен. Поэтому токи через вентили и обмотки трансформаторов превращаются в прямоугольники.

Расчет схем выпрямления позволяет установить связь между токами и напряжениями на стороне переменного и на стороне постоянного тока, определить ток и напряжение на вентиле, а также расчетную мощность трансформатора.

Расчет схемы производится в несколько этапов:

1. Определение токов и напряжений на стороне нагрузки,

2. Определение токов и напряжений для вентиля,

3. Определение токов и напряжений для трансформатора.

Вентили выбираются по среднему току, для трансформатора важно действующее значение, для нагрузки важно среднее значение тока и напряжения.

Обратите внимание на сравнение схем выпрямления. В большинстве случаев в выпрямителях средней мощности применяется трехфазная мостовая схема.

Рассчитав идеальный выпрямитель, нужно уметь учесть неидеальность вентилей и активные сопротивления обмоток трансформатора.

Литература: [1, с. 291 – 312; 3, с. 8 – 32].

Контрольные вопросы

1. Назовите основные однофазные и трехфазные схемы выпрямления.

2. Назовите основные величины, используемые при описании работы выпрямителей.

3. Почему при xd = ¥ в токе нагрузки отсутствуют пульсации?

4. Сравнить однофазные схемы выпрямления по основным показателям.

5. Что такое внешняя характеристика?

6. Что такое поток вынужденного намагничивания и как он влияет на работу трансформатора?

7. Методы борьбы с потоком вынужденного намагничивания.

8. Сравнить многофазные схемы выпрямления по основным показателям.

9. Какова частота пульсаций в изучаемых схемах?

10. Сравните форму токов ia и

для трехфазной нулевой схемы при xd = ¥ . Почему отличаются формулы для Ia и

?

11. Как строятся временные диаграммы токов и напряжений в изученных схемах?

12. Как изменятся временные диаграммы токов и напряжений в трехфазной нулевой схеме (при xd = 0), если сгорит предохранитель в цепи одного вентиля?

13. Как изменятся временные диаграммы токов и напряжений в трехфазной нулевой схеме (при xd = ¥), если сгорит предохранитель в цепи одного вентиля?

5.4. Управляемые выпрямители

Понятие о режимах работы. Процессы и основные соотношения в управляемых выпрямителях. Регулировочные характеристики. Влияние анодных индуктивностей на коммутацию тока и внешние характеристики в непрерывном режиме. Влияние анодных индуктивностей на регулировочные характеристики в непрерывном режиме. Особенности работы выпрямителей на противо-ЭДС. Внешние и регулировочные характеристики в прерывистом режиме.

Методические указания

В зависимости от вида выпрямленного тока существует три режима: граничный, прерывистый и непрерывный. Угол управления

измеряется от точки естественной коммутации (в которой начал бы проводить вентиль в неуправляемом выпрямителе) до момента подачи управляющего импульса и включения тиристора. Угол управления, при котором меняется режим, называется граничным. Обратите внимание на основные понятия: регулировочная характеристика, внешняя характеристика. Внешняя характеристика - это зависимость выпрямленного напряжения от выпрямленного тока при постоянном угле управления. Регулировочная характеристика - это зависимость выпрямленного напряжения от угла управления при постоянстве выпрямленного тока.