|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Calcul de circuits non linéaires. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radioamateur débutant Les circuits linéaires sont ceux dont les propriétés ne dépendent pas de la tension ou du courant appliqué. Un élément linéaire s'avère être une résistance (tant que le courant n'est pas trop élevé et que la résistance ne surchauffe pas et ne grille pas), un condensateur (tant que la tension à ses bornes est inférieure à la tension de claquage) et bien d'autres. Jusqu’à présent, nous n’avons eu affaire qu’à ces personnes. Cependant, dans certains cas, les propriétés des éléments changent en fonction de la tension ou du courant qui leur est appliqué. De tels éléments et les circuits dans lesquels ils sont inclus sont appelés non linéaires. Les éléments non linéaires typiques et les plus courants sont les dispositifs à semi-conducteurs (diodes, transistors), les dispositifs à décharge gazeuse et les tubes à vide. Il existe des résistances non linéaires (varistors) et des capacités non linéaires (varicaps). Un inducteur avec un noyau magnétique est toujours non linéaire à un degré ou à un autre. Selon la destination de l'élément, ils tentent soit de réduire la non-linéarité (par exemple, dans les amplificateurs), soit, à l'inverse, de la souligner le plus fortement possible (dans les détecteurs et redresseurs, dans les stabilisateurs de tension et de courant). Considérons d'abord le comportement des éléments semi-conducteurs non linéaires en courant continu, passant du simple au complexe. Même la caractéristique courant-tension d'une diode conventionnelle ne peut être décrite qu'approximativement de manière analytique (à l'aide d'une formule). Il peut être spécifié sous la forme d'un tableau reliant le courant traversant un élément avec la tension à ses bornes, mais il est préférable de le faire graphiquement. Ce n’est pas pour rien que des ouvrages de référence présentent les caractéristiques des diodes et des transistors sous forme de graphiques ! En figue. La figure 18 montre la caractéristique courant-tension de la dépendance du courant i à travers une certaine diode abstraite en fonction de la tension à ses bornes U. Avec une tension inverse sur la diode (à gauche du point 0 sur le graphique), le courant à travers le la diode est très petite (courant inverse). À une tension directe inférieure à un certain seuil Upop, le courant est également faible, mais la situation change à U>Upop. Maintenant, le courant augmente fortement et la courbe monte fortement. La tension de seuil dépend du matériau semi-conducteur. Pour les diodes au germanium, elle est d'environ 0,15 V, pour les diodes au silicium, elle est de 0,5 V.
L'inclinaison de la pente de la caractéristique courant-tension en chaque point détermine la résistance différentielle de la diode. Il peut être facilement déterminé en définissant un certain incrément de tension D11 et en trouvant l'incrément de courant correspondant Δi1 ; Vdiff = ΔU1/Δi1. Sur le côté gauche du graphique, il est grand et à droite, il est petit - là, le même incrément de tension ΔU2 = ΔU1 correspond à un incrément de courant significativement plus grand Δi2. La forte dépendance de Vdiff à la tension ou au courant traversant une diode est largement utilisée en ingénierie radio. Calculons, par exemple, le stabilisateur de tension le plus simple (Fig. 19), contenant une diode semi-conductrice VD1 et une résistance de limitation de courant R1. Il est bien évident que la somme des chutes de tension aux bornes de la résistance et de la diode est égale à la tension d’entrée Uin. Appelons la chute sur la diode la tension de stabilisation Ust. Alors Ust = Uin - iR1. Mais le courant dans le circuit dépend d'Ust, il n'est donc pas possible de résoudre cette équation analytiquement, mais c'est facile à faire graphiquement.
Plaçons Uin sur l'axe horizontal et traçons une caractéristique de charge correspondant à la résistance sélectionnée R1 (ligne droite sur la Fig. 18). Rappelons qu'il est tracé par deux points sur les axes : Uin et iK3 = Uin/R1. Ce n'est qu'à un moment donné que les courants traversant la diode et la résistance coïncident - au point d'intersection de la caractéristique de la diode avec la ligne de charge - les autres modes du circuit sont impossibles. Le point d'intersection donne l'Ust souhaité. Graphiquement, vous pouvez voir combien Ust change lorsque Uin ou la résistance de la résistance R1 change. En pratique, les diodes conventionnelles sont rarement utilisées pour stabiliser la tension, uniquement lorsque de basses tensions sont requises. Les diodes Zener, produites pour une grande variété de tensions, sont largement utilisées. Ce sont aussi des diodes, mais elles fonctionnent sur la branche inverse de la caractéristique. À une certaine tension, un claquage réversible par avalanche s'y produit et le courant augmente fortement. Le circuit pour connecter une diode Zener au lieu d'une diode est illustré à la Fig. 19 lignes pointillées. Puisque la caractéristique de la diode Zener dans la région d'Ust est très raide et qu'Ust est presque indépendant du courant, le calcul du circuit est simplifié : après avoir précisé le courant traversant la diode Zener i, on trouve R1 = (Uin - Ust) /je. Si une charge est connectée en parallèle à la diode Zener, consommant un certain courant iH, alors i = ist + iH, où ist est le courant traversant la diode Zener. Il convient de noter que plus le courant de la diode Zener est élevé, meilleure est la stabilisation par rapport au courant de charge. Comme autre exemple, calculons le mode d'un simple étage amplificateur à transistor (Fig. 20).
Un transistor au silicium, par exemple la série KT315, s'ouvre à une tension de base d'environ 0,5 V, mais une telle polarisation ne doit en aucun cas être appliquée à partir d'une source de tension (une source à faible résistance interne), car le moindre changement de la la tension de polarisation entraînera une modification importante du courant traversant le transistor. Il est conseillé d'appliquer un courant de polarisation à travers une résistance avec une résistance élevée R1, mais pas à partir de la source d'alimentation (comme cela se fait parfois de manière incorrecte), mais pour stabiliser le mode à partir du collecteur du transistor. Il est conseillé de régler la tension du collecteur égale à la moitié de la tension d'alimentation : UK = Upit/2. Cela garantira une bonne linéarité de l’amplificateur et un écrêtage symétrique des signaux forts. Définissons le courant du collecteur du transistor (pour des raisons raisonnables - pour des cascades de faible puissance allant de fractions à plusieurs milliampères) et trouvons R2 = Upit/2iK. L'impédance de sortie de la cascade sera la même. Maintenant, à partir du livre de référence, nous prenons le coefficient de transfert de courant du transistor h21E et trouvons le courant de base ib = iK/h21E- Il reste à trouver la résistance de la résistance de polarisation R1 = Upit/2ib. Il est facile de voir que R1 = R2 h21E. Le calcul est terminé, cependant, si h21E du transistor diffère fortement de la valeur extraite des données de référence, il peut être nécessaire de sélectionner la résistance R1 jusqu'à obtenir UK = Upit/2. Arrêtons-nous brièvement sur le comportement des circuits non linéaires lorsqu'ils sont exposés à un courant alternatif, et considérons à titre d'exemple le fonctionnement d'un limiteur symétrique réalisé sur deux diodes silicium connectées dos à dos (Fig. 21).
Si la tension d'entrée Uвx est bien supérieure à Uthr, le courant dans le circuit est déterminé uniquement par la tension d'entrée et la résistance de la résistance R1 : i = Uвx/R1. La caractéristique courant-tension des diodes sera affichée par une courbe symétrique illustrée à la Fig. 22. Après avoir construit un graphique de courant à gauche (dans l'exemple - une sinusoïde), il est facile de construire un graphique de la tension sur les diodes (courbe ci-dessous) point par point. Nous voyons que la forme de tension résultante est proche du rectangulaire, avec une amplitude d'environ 0,5 V.
De la même manière, vous pouvez trouver la forme du courant ou de la tension dans tout autre circuit présentant des caractéristiques non linéaires. Notons une circonstance importante. Si dans les circuits linéaires sous influence sinusoïdale avec une certaine fréquence f aucun signal avec d'autres fréquences n'apparaît, alors dans les circuits non linéaires, tout est différent. Dans notre exemple, une tension sinusoïdale d'une fréquence f a été fournie au limiteur, et la tension de sortie contient déjà tout un spectre de fréquences, dans ce cas f, 3f, 5f, etc. Plusieurs fréquences sont appelées harmoniques. Si vous éteignez l'une des diodes, seules les demi-ondes d'une polarité seront limitées et même des harmoniques apparaîtront également. L'image est encore plus compliquée si le circuit non linéaire reçoit une somme d'oscillations avec des fréquences différentes f1 et f2 - alors les fréquences combinées f1 + f2, f1 - f2, et d'autres apparaîtront, dans le cas général mf1 ± nf/2, où min sont des entiers. L'amplitude de ces produits de distorsion non linéaire étant directement liée au coefficient de non-linéarité, il devient possible d'évaluer ce dernier, par exemple dans les amplificateurs audio, en appliquant un signal bicolore à l'entrée et en mesurant l'amplitude des composantes parasites à l'entrée. la sortie de l'amplificateur. Question pour l'autotest. Tracez la caractéristique courant-tension d'une ampoule à incandescence ordinaire, en tenant compte du fait que la résistance du filament est directement proportionnelle à la température absolue (la température ambiante normale est de 300°K, la température du filament à pleine chaleur est de 3000°K ). Bien entendu, nous ne sommes pas en mesure de résoudre strictement le problème thermodynamique de la dépendance de la température du filament de la lampe à la tension, au courant ou à la puissance fournie, car cela nécessiterait de résoudre des équations différentielles. Cependant, nous pouvons construire un graphique approximatif de la caractéristique courant-tension (caractéristique voltampère) de la lampe sur la base des éléments suivants : à tension nulle, il n'y a pas de courant, la température du filament est de 300 K et sa résistance est égale à Ro. Il s'agit de la résistance différentielle au point zéro de la caractéristique courant-tension, qui détermine la pente de la courbe : α0~ΔI/ΔU=1/R0. Nous désignons les coordonnées du point final de la caractéristique courant-tension par Unom et Inom. Ce sont la tension et le courant nominaux de la lampe. La résistance différentielle à ce stade est 10 fois plus grande (puisque la température est de 3000 K). En conséquence, α1 sera inférieur : α~ 1/10Ro Il reste, ayant deux points de la caractéristique courant-tension et deux directions de la courbe en ces points, à les relier par une ligne lisse (Fig. 62).
Comme vous pouvez le constater, une lampe à incandescence ordinaire a les propriétés d'un stabilisateur de courant - un barretter, car avec des changements importants dans la tension aux bornes de la lampe (en particulier près de l'UHOM), le courant traversant la lampe change peu. Auteur : V. Polyakov, Moscou
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Nanomachines à protéines issues de bactéries ▪ Les jeux vidéo peuvent stimuler l'intelligence d'un enfant ▪ Recharger les véhicules électriques pendant la conduite ▪ Samsung continue de soutenir Rambus
▪ section du site Communication radio civile. Sélection d'articles ▪ La foi déplace les montagnes. Expression populaire ▪ article Lagochilus enivrant. Légendes, culture, méthodes d'application
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page