elektronika book9

7/31/2019 Elektronika book9

1/79

RGAS TEHNISK UNIVERSITTE

Elektrotehnikas un elektronikas katedra

U. Ztars

ELEKTRONIKAS PAMATI

Mcbu ldzeklisCeturtais izdevums

Rgas Tehnisk universitte

Rga 2007


2/79

2

UDK 621.38(075.8)

Mcbu ldzekl Elektronikas pamati aplkota pusvadtju ieru uzbve, todarbbas principi un izmantoana rpniecbas elektronik. Dota pastiprintju,eneratoru, ciparu un impulsu tehnikas, k ar spka elektronikas shmu saanalze. Izdevums paredzts k mcbu ldzeklis augstskolu neelektrotehnisko

specialitu studentiem.

Rgas Tehnisk universitte, 2007. g.


3/79

3

IEVADS

Elektronika ir zintnes un tehnikas nozare, kas nodarbojas ar tdu procesupraktisku izmantoanu, kuri saistti ar elektrisko strvu vakuum, gzs unpusvadtjos. Ir izstrdts liels skaits dadu elektronikas ieru. Neprtrauktipilnveidojas gan o ieru konstrukcijas un parametri, gan ar to pielietojums.

Galvens msdienu elektronikas nozares ir radioelektronika, rpniecbas,bioloisk, medicnisk u.c. elektronikas. Rpniecbas elektronik savukrt varizdalt divas svargks nozares informatvo elektroniku, kas nodarbojas ar

tehnoloisko procesu parametru mrjumiem, kontroli un vadbu, un enertiskoelektroniku, kas apskata vidjas un lielas jaudas iekrtas viena strvas veidaprveidoanai cit.

Elektronika ir viena no tm tehnikas nozarm, kas pdjos gadu desmitosiespiedusies viss cilvka darbbas sfrs. Strauj elektronikas attstba devaiespju izveidot saretas moderns tehnikas iekrtas kabatas formtamikrokalkulatorus un lielas universls elektronisks skaitoanas manas,mazjaudas sprieguma prveidotjus fotozibspuldu baroanai un automatiztspiedzias sistmas ar simtiem kilovatu jaudu. Praktiski nav tdas nozares, kurneiznktu lielk vai mazk mr saskarties ar elektroniku.

is darbs iecerts k mcbu ldzeklis studentiem, kas elektroniku apgstminimli k elektrotehnikas kursa vienu nodau.

Ierobeotais apjoms nedod iespjas izskatt visus elektronikas jautjumus,kas vartu rasties topoajiem inenieriem, td aplkoti tikai pai svargkie. Naviztirzti, piemram, vakuuma un gzpildto elektronikas ieru uzbves un darbbaspamati, virkne elektronikas elementu pielietojumu.

T k modernaj elektronik galvenokrt izmanto pusvadtju ierces, turpmkapskattas tikai ts. Formulas dotas galvenokrt tur, kur ts nepiecieamas vielaslabkai izpratnei.

Daudzi pusvadtju ieru un to izvadu starptautiski pieemtie apzmjumi

premti no angu valodas, tpc labkai o apzmjumu izpratnei iekavs dotsangliskais nosaukums.


4/79

4

1. PUSVADTJU IERCES

Pusvadtju iercs elektriskie procesi norisins pusvadtja kristl. Pdjosgadu desmitos tiei pusvadtju tehnika attstjusies tik strauji, ka palaik modernoelektroniku var raksturot k pusvadtju elektroniku. Vakuuma un gzpildtsierces izmanto ierobeotk. Galvens pusvadtju ieru priekrocbas ir tokompaktums, trdarbgums, augsts lietderbas koeficients, liels darba droums,vienkra ekspluatcija.

1.1. Pusvadtju materilu galvens pabas

Pusvadtju iercs visvairk izmanto periodisks sistmas ceturts grupaselementus: silciju, germniju, k ar daus citus materilus (piemram, selnu,gallija arsendu). Trs silcijs (vai germnijs) kristalizjas telpisk kristlisk re,kur katrs atoms ar kovalents saites starpniecbu saistts ar etriem blakusesoajiem atomiem.

Paaugstintas temperatras, starojuma enerijas un citu rju faktoru ietekmatsevias kovalents saites var prtrkt. ai gadjum elektrons no atomaatbrvojas (veidojas brvais elektrons), bet atom pc elektrona aizieanas rodascaurums. Ar terminu caurums saprot vakantu vietu atom, kas izveidojas pcelektrona aizieanas. Brvais elektrons var prvietoties kristliskaj re. Caurumu

savukrt var aizpildt elektrons no blakus esos saites. Tad iepriekjais caurumsrekombincijas rezultt izzd, bet jauns caurums pards blakus. Ttad arcaurums var prvietoties.

Td pusvadtj iespjami divu veidu ldinesji elektroni un caurumi. Jakristls neatrodas elektriskaj lauk, tad o ldinesju kustba ir haotiska.Pievadot kristlam spriegumu, elektroni sk prvietoties pretji elektrisk laukavirzienam, bet caurumi lauka virzien (caurumu var uzskatt par pozitvi ldtukustgu daiu). Rezultt pusvadtj plst strva, kura sastv no divmkomponentm elektronu un caurumu komponentes.

Pusvadtju vadtspja atkarga no konkrt materila un ar no temperatras

temperatrai paaugstinoties, palielins brvo elektronu un caurumu skaits unttad palielins ar vadtspja. o vadtspju pieemts saukt par pavadtspju.Elektronu un caurumu pri var rasties ar starojuma enerijas ietekm. o pardbuizmanto fotoelementos.

Pusvadtju tehnik visvairk lieto nevis pilngi trus elementus, bet ardadm tehnoloiskm metodm kristl ievada vajadzgaj koncentrcijnoteiktus piejaukuma atomus. K piejaukumu germnijam vai silcijam galvenokrtizmanto periodisks sistmas tres un piekts grupas elementus.

Ja silcija kristl ievadti piekts grupas elementa (piemram, fosfora) atomi,tad etri piejaukuma atoma valentie elektroni veido saites ar silcija atomiem, bet

piektais valentais elektrons saiti neveido un viegli var atrauties no atoma, kur kstpar pozitvu jonu. Temperatru diapazon, kur parasti izmanto pusvadtju ierces


5/79

5

(apmram no 400C ldz +70 ... 1400C), praktiski visi piejaukuma atomi izrdsjonizti. du piejaukumu, kur kristliem dod brvos elektronus, sauc pardonorpiejaukumu, bet pusvadtju ar donorpiejaukumu par n tipa pusvadtju.

Ja silcij ievadts tres grupas elements (piemram, alumnijs), t trsvalentie elektroni veido trs kovalents saites ar blakus esoajiem silcija atomiem,bet ceturts saites veidoanai alumnija atoms sev pievieno cita atoma elektronu.Td piejaukuma atoms kst par negatvu jonu, bet blakus veidojas caurums.du piejaukumu sauc par akceptorpiejaukumu, bet attiecgo pusvadtju par ptipa pusvadtju.

Pusvadtjos ar piejaukumiem (p un n tipa pusvadtjos) strvu radapiejaukumu veidotie ldinesji. du pusvadtja vadtspju pieemts saukt parpiejaukumvadtspju. Piejaukumvadtspja atkarga no piejaukumu koncentrcijas.Vienlaikus pusvadtj pastv ar pavadtspja, ar ko sevii jrins, ja irpaaugstinta temperatra. Elektronus n tipa pusvadtjos un caurumus p tipapusvadtjos sauc par majorittes ldinesjiem jeb vairkumnesjiem. Pretjas

zmes ldinesjus, kuri rada pavadtspju un parasti ir ievrojami mazkkoncentrcij, sauc par minorittes ldinesjiem jeb mazkumnesjiem.

1.2. Elektroncaurumu preja

Lielkaj da pusvadtju izmanto elektroncaurumu prejas (p-n prejas). Parelektroncaurumu preju sauc robeu starp p un n apgabaliem pusvadtja kristl.Jievro, ka p-n preja rodas vienot kristl un to nevar iegt, piemram

mehniski savienojot divus dadus kristlus.Elektroncaurumu prejas ieganai izmanto dadas tehnoloiskas metodes,no kurm izplattks ir sakausanas un difzijas metodes. Lietojot sakausanastehnoloiju, n tipa silcija plksntei piespie klt silcija un alumnija sakausjumaplksnti un ts stipri sakars. Tad izveidojas zona, kur izkusuais silcijs saturalumnija piejaukumu, bet pc atdzianas un silcija rekristalizcijas rodas p-npreja.

Lai p-n preju iegtu ar difzijas metodi, uz silcija uznes bora un alumnijasavienojumus, kuri ilgstoas karsanas laik difund kristl, veidojot p tipaapgabalu un p-n preju.

Aplkosim procesus elektroncaurumu prej, ja nav pieslgts rjs EDS avots(1. zm.). Apgabal ar p vadtspju ir daudz caurumu, bet n apgabal to ir maz.Td notiek caurumu difzija no p apgabala n apgabal. Caurumi, kas iekuvui napgabal, tur rekombin ar elektroniem. Vienlaikus notiek ar elektronu difzija non apgabala p apgabal ar sekojou rekombinciju. o procesu rezultt p un napgabalu robeas tuvum izzd kustgie ldinesji elektroni un caurumi.Turpret joniztie piejaukuma atomi nevar prvietoties, un starp tiem rodasiekjais elektriskais lauks Eiek, kas kav tlku ldinesju difziju. Td kristlabs puss no p-n prejas izveidojas slnis, kur praktiski nav kustgo ldinesju

t.s. sprostslnis.


6/79

6

1. zm. Elektroncaurumu prejas izveidoans

Ja p-n prejai pielikts rjs EDS ar pozitvo polu pie n apgabala (2. zm. a),tad rj elektrisk lauka Ervirziens sakrt ar iekj lauka Eiekvirzienu. Td

kustgie ldinesji vl vairk attlins no apgabala robeas, un ttad, sprostslnispaplains. Cauri p-n prejai aj gadjum var plst tikai oti neliela strva sproststrva IR(R - reverse). Sproststrvu rada minorittes ldinesji.

2. zm. Elektroncaurumu preja ar rju EDS avotu:a sprostvirzien; b caurlaides virzien

Ja rj sprieguma polaritti izmaina (2.zm.b), rjais elektriskais laukskompens iekjo, un sprostslnis izzd. Tad vairs nav ru majorittes nesjudifzijai cauri p-n prejai, radot relatvi lielu caurlaides virziena strvu IF (F forward).

Ttad raksturga p-n prejas paba ir ts pretestbas atkarba no pieliktsprieguma virziena. Ja pastv caurlaides spriegums, strva ir liela (pretestbamaza), ja sprostspriegums otrdi. Elektroncaurumu prejas voltampruraksturlkne attlota 3.zmjum a.

s raksturlknes caurlaides un sprostvirziena zarus parasti nevar uzzmt

viendos mrogos, jo spriegumi ajos divos virzienos atiras desmitiem unsimtiem reiu, bet strvas simtiem un tkstoiem reiu. Biei vienkroti pieem,


7/79

7

ka caurlaides virzien spriegums uz p-n prejas viends ar nulli (preja atvrta).Patiesb uz atvrtas p-n prejas ir neliels spriegums parasti robes no 0,5 ldz2 V. Tpat dareiz var neievrot oti nelielo sproststrvu. Ar diem piemumiemiegstam idealiztu p-n prejas voltampru raksturlkni, kas attlota 3.zmjum b.

3. zm. Elektroncaurumu prejas voltampru raksturlkne: a rel; b idel

Ja sprostspriegums prsniedz noteiktu vrtbu, iestjas p-n prejas caursite,sproststrva strauji pieaug (punkts A 3.zmjum a). Skum parasti rodaslavncaursite, kas raksturga ar ievrojamu strvas palielinanos pie gandrznemainga sprieguma. Pastvot lavncaursitei, minorittes ldinesji, kustotieselektriskaj lauk ar lielu trumu, izsauc pusvadtja atomu triecienjonizciju. oti

plns p-n prejs iespjams ar cits caursites veids tunecaursite, kad spcgselektriskais lauks atrauj elektronus no atoma. Abi ie caursites veidi prtraucas, jasamazins sprostspriegums.

Visbiek ieskusies lavncaursite (vai tunecaursite) priet siltumcaursit, kasir saistta ar p-n prejas temperatras neierobeotu paaugstinanos. Pieaugstkas temperatras rodas vairk minorittes ldinesju. Td gadjumpieaug sproststrva, ldz ar to prej izdals vairk siltuma, un ts temperatrakst vl augstka. Siltumcaursites rezultt p-n preja tiek sabojta (izkst).

1.3. Pusvadtju diode

Pusvadtju diod ir viena p-n preja. Diodes voltampru raksturlkne ir ldzgaiepriek aplkotajai p-n prejas raksturlknei (sk. 3.zm.). Diodi izmanto gadjumos,kad nepiecieams, lai strva plstu tikai vien virzien, piemram, maistrvastaisngrieanai.

1.3.1. Diodes parametri

Diodes galvenie parametri ir pieaujam caurlaides strva un pieaujamaissprostspriegums. Pieaujamocaurlaides strvu nosaka diodes silanas apstki. Toprsniedzot, diode prkarst. Nekd gadjum nedrkst prsniegt ar pieaujamo


8/79

8

sprostspriegumu. Pat slaicga pieaujam sprieguma prsniegana var izsauktdiodes caursiti.

Pusvadtju ieru rpncas gatavo diodes ar nominlo caurlaides strvu nodaiem miliampriem ldz vairkiem tkstoiem ampru un pieaujamosprostspriegumu ldz daiem tkstoiem voltu. Palaik visplak lieto silcijadiodes, kas var strdt pie temperatras ldz 1400C. Germnija diodm darbatemperatra ir zemka, bet sproststrva daudz lielka. Dareiz lieto ar selnadiodes, kuru elektriskie parametri ir ievrojami sliktki daudz zemks darbaspriegums un strva, k ar sliktks lietderbas koeficients. Selna diou gabarti irievrojami lielki nek silcija vai germnija diodm.

1.3.2. Pusvadtju stabilitrons

Stabilitrons (Znera diode) ir specila silcija diode, kura var strdtlavncaursites rem, kas raksturojas ar samr stabilu spriegumu. Lai novrstulavncaursites preju siltumcaursit, stabilitrona konstrukcija nodroina efektvusiltuma novadanu no p-n prejas. Bez tam ar speciliem tehnoloiskiempamieniem iegst homognku p-n preju, lai caursite vartu skties vienlaikusvis prejas laukum. Tadnenotiek lokla prkarana kd punkt un tai sekojoasiltumcaursite.

Stabilitrons lavncaursites rem var strdt tikai pie noteikuma, ka p-n prejaneprkarst. Td viens no btiskkajiem stabilitrona parametriem ir maksimlizkliedjam jauda.

4. zm. Pusvadtju stabilitrona voltampru raksturlkne

Stabilitrona voltampru raksturlkne attlota 4.zmjum. Norml darbarem spriegums uz stabilitrona stabilizcijas spriegums UZ, mainoties strvai,gandrz nemains. Strva var mainties robes no Imin ldz Imax. Ja t kstmazka parImin, lavncaursite izbeidzas un spriegums sk samazinties. Ja strva

prsniedz pieaujamo vrtbu Imax, stabilitrons var prkarst, k rezultt iespjama

siltumcaursite.


9/79

9

1.3.3. Parametriskais sprieguma stabilizators

Stabilitronu parasti izmanto sprieguma stabilizanai. Vienkrkstabilizatora, t.s. parametrisk stabilizatora shma attlota 5.zmjum.Stabilizatora izejas spriegums U

iz ir mazks par ieejas spriegumu U

ie. o

spriegumu starpba krt uzbalasta rezistora R1. Ja palielins ieejas spriegums, tadapmram par tikpat voltiem palielins ar spriegums uz balasta rezistora, bet izejasspriegums paliek gandrz nemaings, jo tas ir ne tikai spriegums uz slodzes, bet arspriegums uz stabilitrona.

5. zm. Parametriskais sprieguma stabilizators: a shma;b izejas sprieguma atkarba no ieejas sprieguma

Sprieguma stabilizatora darbbas analzei neemsim vr nelielo sproststrvu,kas plst caur stabilitronu, ja izejas spriegums ir mazks par stabilizcijasspriegumu UZ (t.i., nav vl iestjusies lavncaursite). Tad iegstam aizvietoanas

shmu, kas redzama 6.zmjum a. ai shmai atbilst proporcionla sakarba)( ieiz UfU = . 6. zmjumb grafiski attlotas s sakarbas divm slodzes

pretestbas vrtbm. Kad ieejas spriegums kst viends ar U ie1, skaslavncaursite, un izejas spriegums tlk vairs nepalielins. No grafika varamsecint, ka lielkas slodzes strvas (mazkas slodzes pretestbas) gadjumstabilizcijas rema ieganai nepiecieams lielks ieejas spriegums. Izejasspriegums nosacti pardts viends ar UZ (patiesb izejas spriegums nedaudzpalielins, palielinoties ieejas spriegumam).

6. zm. Sprieguma stabilizators: a aizvietoanas shma;

b izejas sprieguma atkarba no ieejas sprieguma


10/79


11/79

11

emiteru un kolektoru. Tranzistoru parasti iesldz shm t, lai emitera prejai(p-n prejai starp emiteru un bzi) btu pielikts caurlaides virziena spriegums, betkolektora prejai sprostspriegums.

Aplkosim tranzistora slgumu, kas redzams 8.zmjum. eit ieejas strva iremitera strva IE, bet izejas strva kolektora strva IK.Attiecgi, par ieejasspriegumu juzskata spriegums starp emiteru un bzi, bet par izejas spriegumuspriegums starp kolektoru un bzi.

8. zm. Strvas tranzistora struktr

T k emitera preja ieslgta caurlaides virzien, caur to plst emitera strvaIE. o strvu veido caurumi, kas no emitera iekst bz, un elektroni, kasprvietojas pretj virzien. T k elektronu koncentrcija bz saldzinjum arcaurumu koncentrciju emiter ir niecga, emitera strvas elektronu komponentivar neievrot. Lielk daa bz iekuvuo caurumu difzijas rezultt iziet tai cauriun nokst ldz kolektora prejai. T k caurumi bz (n apgabal) ir minorittesldinesji, tie brvi prvar kolektora prejas sprostspriegumu, iekst kolektor unelektrisk lauka ietekm turpina ceu tlk. Neliela caurumu daa bz rekombin,radot bzes strvu. Lai bzes strva btu maza, nepiecieams samazint caurumurekombinciju, td bze tiek veidota plna, lai caurumi pietiekami tri pasptuiziet tai cauri. Caur bzi iziet strva IE , kur = 0,9 0,995.

Ttad tranzistora darba proces piedals gan caurumi, kas difund cauribzei, gan ar elektroni, kas rekombin ar caurumiem. Tpc, atirb nounipolr tranzistora lauktranzistora (sk. 1.5. p.) aplkoto ierci sauc par bipolro(divpolro) tranzistoru.

Bez strvas galvens daas, kas plst cauri tranzistora struktrai no emiterauz kolektoru, caur sprostvirzien ieslgto kolektora preju plst kolektorasproststrva IK0. Td

;III 0KEK += (4)

.BKE III += (5)

Koeficientu (to apzm ar ar h21B) sauc par emitera strvas prvadeskoeficientu (ar strvas prvades koeficientu kopbzes shmai). No trim strvmvislielk ir emitera strva IE. Kolektora strva IK ir tikai nedaudz mazka. Td

nebs pieauta liela kda, ja tuvinti pieemsim, ka abas s strvas ir aptuveniviendas. Bzes strva ir ievrojami mazka.


12/79

12

Td, ja mains emitera strva, mains ar kolektora strva. Jpiebilst, kaaplkot tranzistora slguma shma (kopbzes shma) nepastiprina strvu izejas strva IK ir pat nedaudz mazka par ieejas strvu IE. Kopbzes shma varpastiprint spriegumu, jo ieej ir atvrta p-n preja ar oti mazu ieejas spriegumu(volta daas), bet izej aizvrta preja, kurai var bt pielikts ievrojami lielksspriegums (parasti vairki desmiti voltu).

Ja p-n-p tranzistora viet izmantots n-p-n tipa tranzistors, tad abu spriegumupolarittm jbt pretjm. Izmains ar visu strvu virzieni. Bultia emiteranosactaj apzmjum norda emitera strvas virzienu. Prjo divu strvuvirzienus viegli iegt, izmantojot sakarbu (5). Turpmk aplkosim n-p-n tipatranzistorus.

1.4.2. Tranzistora ieslganas shmas

Izmantojot tranzistoru elektrisko signlu pastiprinanai vai k bezkontaktusldzi, diviem tranzistora izvadiem jpievada ieejas signls (pastiprinmaisspriegums vai bezkontakta slda vadbas signls), bet citiem diviem izvadiem

jpiesldz slodze. Bez tam shm jparedz baroanas avoti.T k tranzistoram ir tikai trs izvadi, kam jpiesldz ieejas un izejas des,

tad viens no tranzistora elektrodiem vienlaikus tiek pievienots gan ieejai, gan arizejai. Ldz ar to pavisam iespjamas trs dadas tranzistora slguma shmas,kuras attlotas 9.zmjum. Visos gadjumos ieejas de pardta kreisaj pus.Zmjum redzams ar, k izejas d jiesldz slodze.

9. zm. Tranzistora ieslganas shmas:a kopbzes; b kopemitera; c kopkolektora

Kopbzes shma tika ski iztirzta iepriek. aj gadjum ieej ir vislielkno tranzistora strvm emitera strva, bet izej nedaudz mazka kolektorastrva. Td shma strvu nepastiprina. Kopbzes shmu lieto specilosgaadjumos.

Kopemitera shmas (9.zm. b) ieej ir mazk no strvm bzes strva, betizej daudz lielk kolektora strva. shma dod ievrojamu strvaspastiprinjumu. Tpat k kopbzes shm, ieej ir atvrta p-n preja (emiters bze), td ieejas spriegums ir mazs. Izejas d virkn slgtas divas p-n prejas

emitera un kolektora, pie tam kolektora prejai spriegums pielikts sprostvirzien.


13/79

13

T k p-n prejas sprostspriegums var bt ievrojami lielks par caurlaidesspriegumu, kopemitera shm var iegt ar sprieguma pastiprinjumu. shmadod vislielko jaudas pastiprinjumu. Galvenokrt iemesla d kopemitera shmulieto visbiek.

Izmantojot sakarbas (4) un (5), iegstam,I)(II 0KBK 1++= (6)

kur

=

1 (ar h21E) bzes strvas prvades koeficients.

Dareiz var neemt vr kolektora sproststrvu (galvenokrt impulsushms). Tad

.II BK (7)Kopkolektora shm (9.zm.c) strvas pastiprinjums ir apmram tds pats,

k kopemitera shm, bet sprieguma pastiprinjuma nav. s shmas vrtga

paba ir liel ieejas pretestba, tpc tranzistors oti maz noslogo ieejas signlaavotu.

1.4.3. Tranzistora izejas raksturlknes un darba remi

No tranzistora voltampru raksturlknm visbiek izmanto izejasraksturlknes, kuras attlo izejas strvas atkarbu no izejas sprieguma pienemaingas ieejas strvas. Aplkosim izejas raksturlknes visvairk izmantotajamtranzistora slguma veidam kopemitera shmai, kas uzemtas pie vairkmbzes strvm (10. zm.).

10. zm. Kopemitera shm slgta tranzistora izejas raksturlknes


14/79

14

Tranzistora iespjamo darba remu analzei izmantosim nelineru ldzstrvasu grafisk aprina metodi, kas piemrojama gadjumam, kad virkn arnelineru pretestbu (aj gadjum tranzistoru) ieslgta linera pretestba(rezistors kolektora d). Tad jzm slodzes lnija, kas rda sakarbu starpkolektora strvu un kolektora spriegumu, ja kolektora d ieslgts rezistors RK(sk. 9. zm.b). Slodzes lniju iegstam, izmantojot otro Kirhofa likumu

.KKKK REU I= (8)

Tas ir taisnes viendojums, ko visvienkrk attlot grafiski, ja zinmi punkti, kasatrodas uz koordintu asm. Ja viendojum ieliekam IK=0 , iegstam UK=EK , bet

ja UK=0, tad IK=EK/RK . os punktus savienojam ar taisni. Tranzistora darba remunosaka slodzes lnijas krustpunkts ar uzdotajai bzes strvai atbilstoo tranzistoraizejas raksturlkni. Aplkosim vairkus raksturgus remus.

1. Nogrieanas rems (punkts A 10.zmjum). o remu var iegt, jaizmaina ieejas sprieguma polaritti pie bzes piesldz negatvo polu. aj

gadjum var uzskatt, ka emitera strva ir tuva nullei (emitera preja ir slgta), betbzes strva maina virzienu un plst no kolektora uz bzi. Tad IK = IK0 un IB = - IK0.Spriegums uz tranzistora UKir gandrz viends ar baroanas avota spriegumu EK,bet spriegums uz rezistora RK tuvs nullei.

2.Aktvais rems (piemram, punkts B 10.zmjum). Slodzes lnija krustoizejas raksturlkni ts horizontlaj posm. Viegli prliecinties, ka, izmainotiesbzes strvai (piemram, no IB2uz IB3), izmains ar kolektora strva un spriegumiuz tranzistora un uz rezistora RK. Tas nozm, ka aktvaj rem tranzistors strdk pastiprintjs un IK=IB .

3. Piestinjuma rems (punkts C). Slodzes lnijas un izejas raksturlkneskrustpunkts atrodas raksturlknes vertiklaj posm. aj gadjum bzes strvasturpmka palielinans (piemram, no IB4 uz IB5) neizsauc kolektora strvasizmaiu, ttad tranzistors kst nevadms.

Piestinjuma rem spriegums UK ir oti mazs (germnija tranzistoriemdaas volta desmitdaas), td aptuveni var uzskatt, ka viss baroanas avotaspriegums pielikts rezistoram RK, bet visi trs tranzistora izvadi savienoti kop vienmezgla punkt. Kolektora strvu tad var noteikt ar formulu

.K

KK

R

E=I (9)

Tranzistora darba remu ar bzes strvu IB4 vienlaikus var uzskatt ar paraktvo remu, jo eit raksturlkne priet no vertikl posma uz horizontlo.

Aktvajam remam ir spk sakarba IB4=IK/, bet, lai iegtu piestinjumaremu, bzes strvai jbt lielkai par IB4. No ejienes iegstam tranzistorapiestinjuma nosacjumu:

.I

I

> KB (10)

Ja tranzistors strd divos no trim aplkotajiem darba remiem nogrieanas unpiestinjuma rem, bet aktvais rems pastv tikai slaicgi, prejot no viena

rema uz otru, tad iegstam tranzistora sldzi. Nogrieanas rem ds sldzis ir


15/79

15

aizvrts (slodzes strva niecga), bet piestinjuma rem atvrts (slodzesaem pilnu baroanas avota spriegumu).

Aktvaj rem tranzistors strd dads pastiprintju shms, bet sldarem impulsu tehnikas un digitls informcijas apstrdes iekrts.

1.5. Lauktranzistors

Pdj laik plau pielietojumu ir ieguvui lauktranzistori, kuros strvu regulrsvirzien vrsts elektriskais lauks. Izir divus lauktranzistoru veidus ar p-npreju un ar izoltu aizvaru. Skk aplkosim pirmo no tiem.

Lauktranzistors ar p-n preju sastv no silcija kristla, kura vien malizveidota p-n preja (11.zm.). Strva kristl plst starp elektrodiem, kurus saucpar izteci S (source) un noteci D (drain).

11. zm. Lauktranzistors ar p-n preju: a struktra; b izejas raksturlknes

Iztece ir elektrods, no kura ldinesji (11.zmjum caurumi) sk kustbu.Starp treo elektrodu aizvaru G (gate) un izteci pielikts aizvara spriegums UG ,kas regul ldinesju plsmu kristl. Spriegums UG pielikts p-n prejaisprostvirzien. is sprostspriegums p-n prejas rajon rada sprostslni, kurpraktiski nav ldinesju (zmjum iesvtrots). Noteces strva tpc var plst tikaipa to kristla dau, ldz kurai nav izplatjies sprostslnis, pa kanlu.

Ja palielina aizvara spriegumu UG, sprostslnis paplains, td kanlssaaurins. T k aj gadjum palielins kanla pretestba, noteces strva IDsamazins. Lauktranzistora izejas raksturlknes pardtas 11.zmjum b.

Bez aplkot lauktranzistora ar p tipa kanlu lieto ar lauktranzistoru ar n tipa

kanlu. aj gadjum spriegumu polarittes un strvu virzieni bs pretji.Lauktranzistoru nosactie apzmjumi shms doti 12. zmjum.


16/79

16

12. zm. Lauktranzistoru ar p-n preju nosactie apzmjumi:a ar p tipa kanlu; b ar n tipa kanlu

Lauktranzistor ar izoltu aizvaru, ko sauc ar par MDP tranzistoru (novrdiem metls-dielektriis-pusvadtjs), vai MOP tranzistoru (metls-oksds-pusvadtjs), aizvars ar silcija dioksda slni ir pilngi izolts no silcija plksnes.Mainot aizvara spriegumu, elektrostatisks indukcijas ietekm mains ldinesjukoncentrcija kanl un ldz ar to ar noteces strva.

Galven lauktranzistora priekrocba ir oti liel ieejas pretestba. Aizvarastrva ir niecga dai nanoampri, jo p-n prejai spriegums pieslgtssprostvirzien. MDP tranzistoriem ieejas strva ir vl mazka (t ir nopldes strvacaur izolcijas slni). Ldz ar to var uzskatt, ka lauktranzistor noteces strvuregul aizvaram pieliktais spriegums. Turpretim bipolraj tranzistor kolektorastrvu regul, mainot bzes strvu. eit ieejas strva ir samr liela, un ar to

jrins.

1.6. Tiristors

Par tiristoru sauc pusvadtju ierci ar trim vai vairkm p-n prejm, kuru varprslgt no aizvrta stvoka atvrt un otrdi. Tiristorus parasti izmanto lielu

strvu komutcijai.Tiristora struktra attlota 13.zmjuma. Tpat k diodei, tiristoram ir divi

galvenie izvadi anods A un katods K. Parasti ir ar izvads no apgabala p2 vadbas elektrods G (gate). Ja vadbas elektroda nav, tad tdu tiristoru sauc pardiodtiristoru vai dinistoru. Dinistors ir mazjaudas ierce, ko izmanto impulsutehnikas shms. Lieljaudas iekrts lieto tiristorus ar vadbas elektrodiem triodtiristorus. Tiristoru nosactie apzmjumi doti 13. zmjum b un c.

13. zm. Tiristors: a struktra; b diodtiristora (dinistora)

nosactais apzmjums; c triodtiristora nosactais apzmjums


17/79

17

Tiristora struktr var izdalt divas bipolro tranzistoru struktras p1-n1-p2 unn2-p2-n1. Pieemsim, ka spriegums tiristoram pielikts ar pozitvo polu pie anoda.Tiristora struktr plstos strvas pardtas 13.zmjum a. T k pie nordtssprieguma polarittes preja p1-n1ir atvrta, caur to pirm tranzistora bz iekst

caurumi, no kurienes daa (1I) iziet bzei cauri un nonk kolektor p2. iemcaurumiem ir pozitvs ldi, tpc tie paaugstina apgabala p2potencilu, tdjdivairk atverot preju p2-n2un palielinot pretj virziena elektronu plsmu no otratranzistora emitera n2uz t bzi p2. Elektroni, kas izgjui cauri bzei (atbilstostrva 2I), pazemina apgabala n1potencilu, tdjdi palielinot caurumu plsmu.

o procesu analze parda, ka tiristora struktr pastv divas pretjasldinesju plsmas, kuras attiecgajos tranzistoros viena otru pastiprina. T k

jebkur struktras lum kopjai strvai jbt vienai un tai paai, varam uzraksttdu sakarbu (pagaidm neemot vr vadbas strvu IG):

,IIII =++0K21

(11)

no kurienes iegstam

.)(

II

21

0K

1 += (12)

Tranzistoru strvas prvades koeficienti 1 un 2 galvenokrt atkargi nosproststrvas prej p2-n1. Tiristors ir izveidots t, lai prvades koeficientu summa1 + 2 btu mazka par vienu, td pc sprieguma pieslganas tiristor pldssamr neliela strva (vienaskrtas ar sproststrvu IK0).

Strvas prvades koeficienti 1 un 2 , k ar sproststrva IK0 ievrojami

pieaug tikai tad, kad spriegums sasniedz vrtbu, pie kuras skas lavncaursite. Ja1 + 2 = 1, no formulas (12) iegstam I=, t.i., izveidojas apstki, pie kuriem divupretjo ldinesju plsmu savstarpj pastiprinans noved pie strvasneierobeota pieauguma. Td tiristors atveras abi tranzistori izrds piestinti,spriegums uz tiristora samazins ldz oti nelielai vrtbai (apmram 1 V), bet strvuierobeo des rj pretestba.

Tiristora voltampru raksturlknes attlotas 14.zmjum. Sprostvirzien,tpat k diodei, strva ir oti maza dai miliampri (punkts 1). Strva ir neliela arcaurlaides virzien, kamr tiristors atrodas aizvrt stvokl (punkts 2). Palielinotspriegumu ldz ieslgans sprieguma vrtbai Uiesl, tiristors atveras, strva

lavnveidgi palielins, bet spriegums samazins (punkts 3). Voltampruraksturlkne pdj gadjum neatiras no atvrtas diodes voltampruraksturlknes (sk. 3. zm. a).

Tiristoru var atvrt divos veidos. Pirmais no tiem jau bija paskaidrots jpalielina spriegums ldz ieslgans sprieguma vrtbai Uiesl . T parasti atvertikai dinistorus. Triodtiristorus atver, pievadot vadbas strvu vadbas elektrodam.14. zmjum attlotas ar voltampru raksturlknes pie divm dadm vadbasstrvm. Ja ir vadbas strva, ieslgans spriegums samazins (IG1) vaivoltampru raksturlkne pat pilngi iztaisnojas (IG2). Lai tiristoru atvrtu, pilngipietiek ar slaicgu vadbas strvas impulsu, jo jau atvrt tiristor strvu uzturiepriek apraksttie procesi.


18/79

18

14. zm. Tiristora voltampru raksturlknes

Lai tiristoru vai dinistoru aizvrtu, t anoda strva, palielinot slodzespretestbu, jsamazina ldz izslgans strvas vrtbai Iizsl (sk. 14. zm.) vai artiristoram jpieliek sprostspriegums. Abos gadjumos is rems jsaglab noteiktulaiku tiristora izslgans laiku (vidji 100s). Ja caurlaides virziena spriegumuatjauno par tru, kad tiristora vidjs zons n1 un p2iekuvuie ldinesji vl navpaspjui rekombint, tiristors atvrsies no jauna bez vadbas strvaspievadanas.

Saldzinsim diodes, tiristora un bipolr tranzistora galvens pabas. Diodeatveras, ja tai pielikts caurlaides virziena spriegums. Lai atvrtu tiristoru,nepiecieams vienlaikus izpildt divus nosacjumus pielikt caurlaides virzienaspriegumu un vadbas elektrodam pievadt vadbas strvu (kaut vai slaicgi).

K tiristoru, t ar tranzistoru var izmantot k bezkontaktu sldzi, tomrtiristoru ar vadbas strvas impulsu var tikai atvrt, bet tranzistoru ar bzes strvuatvrt un aizvrt.

Vadbas signls tiristora atvranai var bt slaicgs, bet tranzistora sldzimatvranas signls jpievada visu laiku. Tranzistors var strdt ar aktvaj rem,bet tiristors tikai slda rem.

1.7. Moderns spka pusvadtju ierces

Lielas jaudas elektroiekrts biei izmanto pusvadtju ierces, lai, piemram,ieslgtu vai atslgtu kdu des dau, izmaintu spriegumu vai frekvenci,prveidotu maistrvu ldzstrv. dos elektrisks enerijas prveidotjos varlietot iepriek aplkots ierces, kuru parametri (galvenokrt pieaujam strva unpieaujamais darba spriegums) atbilst slodzei.

Tipiskas lielm jaudm paredztas pusvadtju ierces ir diodes un tiristori. Tie

dod iespju izveidot enerijas prveidotjus, kuru jauda mrma simtos un


19/79

19

tkstoos kilovatu. Tomr tiristoru btisks trkums ir to ierobeot trdarbba, kasparasti nedod iespju izveidot lieljaudas enerijas prveidotjus ar augstu darbafrekvenci lielku par daiem simtiem hercu. Bez tam biei prveidotji satursamr lielas kapacittes kondensatorus, kas nepiecieami tiristoru komutcijasnodroinanai.

Tagad pieejamas ar vairkas lieljaudas pusvadtju ierces, kurs zinmmr novrsti augstk mintie trkumi, tpc to pielietojuma sfra ar katru gadupaplains.

Viena no tdm modernm iercm ir tiristors, kas aizverams ar pretjaspolarittes vadbas signlu GTO (gate turn-off) tiristors. Ilgu laiku dus tiristorusneizdevs izgatavot darba strvm, kas lielkas par daiem ampriem. TagadGTO tiristori tiek raoti strvm, kas var sasniegt vairkus simtus ampru. dutiristoru trkumi samr liela vadbas impulsu strva (pai, tiristoru aizverot) un

joprojm daiem pielietojumiem nepietiekama trdarbba.Ja btiska ir ierces trdarbba, var lietot lieljaudas bipolros tranzistorus,

kuriem gan nepiecieama samr liela ieejas (bzes) strva.Pieejami ar lauktranzistori ar izoltu aizvaru, kas pazstami ar apzmjumu

MOSFET tranzistori (metal oxide semiconductor field effect transistor). Viupriekrocba oti maz ieejas strva, bet trkums lielks k bipolrajamtranzistoram spriegums atvrt stvokl.

Pdj laik arvien plaku pielietojumu iegst kombinta ierce, kam piemtlauktranzistora un bipolr tranzistora pabas izolt aizvara bipolrietranzistori jeb IGBT tranzistori (insulated gate bipolar transistor). im tranzistoramieeja izveidota k MOP tranzistoram (ttad ir oti maza ieejas strva), bet izeja kbipolrajam tranzistoram (piestint stvokl mazs spriegums un ttad ar mazi

enerijas zudumi).

1.8. Fotoelektrisks pusvadtju ierces

Fotoelektrisks ierces izmanto gaismas signlu prveidoanai elektriskajos,un otrdi. No pusvadtju fotoelektriskajm iercm, kuras paredztas elektriskosignlu ieganai, visvairk lieto fotorezistorus un fotodiodes.

1.8.1. Fotorezistors

Fotorezistora (15. zm.a) galven daa ir uz izolcijas materila pamatnes 1novietota pusvadtja plksnte jeb plve 2.

Plksntei pievienoti divi izvadi, un aizsardzbai pret atmosfras ietekmi tprklta ar caurspdgu lakas slni.

Fotorezistora darbbas pamat ir elektronu-caurumu pru enercija gaismasstarojuma ietekm. Ldinesju koncentrcija atkarga no gaismas plsmas. Jafotorezistoru iesldz elektriskaj d, strva ir atkarga no gaismas plsmas jo

lielka ir gaismas plsma, jo vairk fotorezistor rodas elektronu un caurumu un jolielka ir strva (15.zm.c). Ja fotorezistoru neapgaismo, tad strva ir maza


20/79

20

tumsas strva. Izmantojot dadus pusvadtju materilus, var iegt fotorezistorusar dadu spektrlo jutbu, t.i., tie rea uz dadu garumu gaismas viiem.

15. zm. Fotorezistors: a uzbve; b ieslganas shma;c voltampru raksturlknes

1.8.2. Fotodiode

Plai izmanto ar fotodiodes, kurs gaismas plsma rada elektronu-caurumuprus p-n prej. Prejas elektrisk lauka ietekm ldinesji sairojas caurumiprvietojas uz p apgabalu, bet elektroni uz n apgabalu. Jo lielka ir gaismasplsma, jo lielka raduos ldinesju koncentrcija un strva caur p-n preju.

Fotodiodi var ieslgt d ar rju EDS avotu vai bez t. Slgumu shmas unvoltampru raksturlknes pardtas 16. zmjum.

Ja izmantots rjs avots, fotodiode strd fotoprveidotja rem. Diodi ajgadjum sldz sprostvirzien, tpc spriegums U ir negatvs + ir pie katoda(16. zmjuma ar bultiu pardts t nosactais pozitvais virziens).16. zmjumc pardta slodzes lnija, kas atbilst avota elektrodzinjspkam E unslodzes pretestbai Rsl(lnija 1). Redzam, ka neapgaismotas fotodiodes gadjum(punkts A) strva ir neliela aizvrtas p-n prejas sproststrva. Ja fotodiodiapgaismo, strva ievrojami pieaug (punkts B).

Ja izmains rj avota EDS, slodzes lnija attiecgi prvietojas paralli sev(ts slpumu nosaka slodzes pretestba). Ja E = 0, iegstam lniju 2, un darbapunkts prvietojas uz C. Ttad strva plst ar gadjum, kad nekdu rju avotunav. Tas nozm, ka fotodiod gaismas enerija tiei prveidojas elektriskajenerij. du elektrisks enerijas ieganas pamienu izmanto saulesbaterijs.


21/79

21

16. zm. Fotodiode: a ieslganas shma fotoprveidotja rem;b ieslganas shma fotoeneratora rem; c voltampru raksturlkne

1.8.3. Gaismas diode un optrons

Praktisku pielietojumu gst ar elektrisks enerijas prveidoana gaismasenerij. Bez kvlspuldzes ds prveidojums notiek ar gaismas diod. Gaismasdiodes elektroncaurumu preja slgta caurlaides virzien, td prej ldinesjiintensvi prvietojas no viena apgabala uz otru un rekombin. aj rekombincijasproces izdals enerija. Parastajs diods elektrisko zudumu enerija izdalssiltuma veid. Gaismas izstarojumu iegst, attiecgi izvloties materilus, koizmanto diodes izgatavoanai. Gaismas diodes visbiek izgatavo no gallijaarsenda un gallija fosfda.

Gaismas diodes izmanto k indikatorus un k optrona sastvdau(sk. turpmk). Saldzinjum ar citiem indikatoriem gaismas diodei ir daaspriekrocbas neliela patrjam jauda, zems darba spriegums (jo izmantotaatvrta p-n preja). Gaismas diodes nosactais apzmjums dots 17.zmjum a.

17. zm. Gaismas diodes (a) un rezistora optrona (b) nosactais apzmjums


22/79

22

Dads informcijas prveidoanas iekrts lieto specilas kombintasierces optronus. Optrons satur gaismas avotu, piemram, gaismas diodi unblakus novietotu gaismas izstarojuma uztvrju. Abas s optrona sastvdaasievietotas kopj korpus. K gaismas uztvrju var izmantot fotorezistoru,fotodiodi, fototiristoru. Optron starp ieejas un izejas dm pastv pilngaelektriska izolcija, jo informcija starp tm tiek nodota gaismas starojuma veid.Optrona nosactais apzmjums pardts 17. zmjum b.

1.9. Mikroelektronika

Elektronisko iekrtu attstba saists ar to saretbas un atsevio elementuskaita neprtrauktu palielinanos. Pie tam samazins o iekrtu kopjais darbadroums, jo pat viena elementa bojjums parasti iekrtu padara nedergu. Tdrodas nepiecieamba ievrojami paaugstint atsevio elektronisko elementu

darba droumu un vienlaikus samazint to gabartus un patrjamo jaudu.s prasbas izdevs apmierint, radot kvalitatvi jaunus elektronisks

rpniecbas izstrdjumus integrls mikroshmas. Integrl mikroshma saturvairkus savstarpji saisttus elementus, kas izgatavoti kopj tehnoloiskproces un veic noteiktu informcijas prveidoanas funkciju.

Atkarb no izpildmajm funkcijm integrls mikroshmas pieemts iedaltanalogajs un ciparu integrlajs shms. Analogs integrls shmas paredztastdu signlu apstrdei, kuri mains pc kda neprtraukta likuma. K piemru eitvar nosaukt dadus pastiprintjus.

Ciparu integrls shmas paredztas darbam ar diskrtiem signliem. Parasti

izmanto divus lmeus nosacti zemu un augstu spriegumu. Pie ciparuintegrlajm shmm pieder, piemram, automtik un skaitoanas tehnikizmantojamie loiskie elementi, impulsu skaittji, atmias elementi u.c.

Atkarb no izgatavoanas veida integrls mikroshmas var iedalt divsgrups hibrdshms un pusvadtju integrlajs shms.

Hibrdshmu izgatavoanas proces uz dielektria (stikla, sitla, keramikas)pamatnes uznes vadoa materila plvi. Izmantojot ablonus, plvi iespjamsuzklt t, lai izveidotos rezistori, kondensatori un savienojoie vadtji. Pie tamkondensatoram starp kljumiem juznes dielektria slnis.

Aktvos shmas elementus diodes un tranzistorus izgatavo atsevii,

montas gait novieto uz jau izgatavots mikroshmas plksnes, bet izvadus artievm zelta stiepltm piemetina shm izveidotajiem kontaktlaukumiiem. Visuplati pc tam iemont korpus un hermetiz. Hibrdshm iespjams saskattatsevius shmas elementus, un daji to iespjams pat izjaukt (atdalt diodes untranzistorus).

Ievrojami pilngkas ir pusvadtju mikroshmas. Tajs visi shmas elementiir izveidoti silcija kristl un uz t virsmas. Izgatavoanas procesam ir vairkiposmi silcija monokristla sagrieana diskos, slpana, pulana, oksidana,gaismas jutg sla uzklana, nepiecieam zmjuma uzneana fotogrfiski,kodinana, silcija kristla uzaudzana, piejaukumu difzija u.c. Uz silcija diska

vienlaikus izgatavo simtiem integrlo shmu. Pc shmu prbaudes nedergsmar, disku sagrie gabalios un dergs shmas mont korpus.


23/79

23

Izolciju starp atseviiem pusvadtju integrlo shmu elementiem izveidovai nu k oksda slni, vai ar izmantojot sprostvirzien ieslgtu p-n preju. Laisilcija kristl radtu rezistoru, vajadzgajs viets ievada noteikt koncentrcijpiejaukummaterilu, t nodroinot nepiecieamo vadtspju. Protams, ka rezistoraapgabalam jbt izoltam no prjiem shmas elementiem. K kondensatoruizmanto sprostvirzien slgtas p-n prejas kapacitti vai ar divus silcija slusatdala ar plnu silcija dioksda slni. Rezultt atsevii shmas elementi atrodasne tikai uz kristla virsmas, bet ar t dzikajos slos.

Pusvadtju mikroshmas izgatavoanas process prasa preczi savietotatsevios etapos iegstams detaas, jo shmas elementu izmri ir oti mazi piemram, kristl ar izmriem 1 x 1 mm var bt izveidota diezgam saretaelektroniska shma ar vairkiem desmitiem rezistoru, tranzistoru, diou un citudetau. Mikroshmu izgatavoanas tehnoloiskajiem procesiem pilnveidojoties,ievrojami aug ar kvalitte, mazk shmu jbr. Tas dod iespju izgatavotaizvien saretkas shmas, kas satur tkstoiem detau t.s. liels integrls

shmas. Das atmias mikroshms un mikroprocesoros ir pat vairk par miljonulauktranzistoru.

2. PASTIPRINTJI

2.1. Pastiprintju uzdevums un galvenie raksturojumi

Pastiprintji paredzti elektrisko signlu pastiprinanai, t.i., lielkas jaudassignla ieganai izej saldzinjum ar ieejas signla jaudu. Pastiprinanasproces izej formjas lielas jaudas signls, pie tam im nolkam tiek izmantotabaroanas avota enerija. Ieejas signls vada pastiprintja darbu t, lai izejassignla forma (piemram, taisnstrveida impulsi, sinusoda u.c.) atbilstu ieejassignla formai.

Pastiprintji var pastiprint k strvu, t ar spriegumu. Visi pastiprintjipastiprina signla jaudu. Svargkais pastiprintja parametrs ir pastiprinjuma

koeficients, kas parda izejas signla attiecbu pret ieejas signlu. Izirsprieguma, strvas un jaudas pastiprinjuma koeficientu:

,;I

;ie

izP

ie

iz

ie

izU

P

PKK

U

UK ===

II (13)

pie tam .IKKK UP =

Ja viena pastiprinanas pakpe nedod pietiekamu pastiprinjumu, izmantodaudzpakpju pastiprintjus, vienas pakpes izejai piesldzot nkams pakpesieeju. Tad kopjo pastiprinjuma koeficientu var iegt k atseviopastiprintjpakpju pastiprinjuma koeficientu reizinjumu:

.n21 KKKK = (14)


24/79


25/79

25

2.2. Atgriezenisk saite pastiprintjos

Pastiprintjos biei lieto atgriezenisko saiti, t.i., dau no izejas spriegumapievada atpaka pastiprintja ieejai. 19.zmjum pardta pastiprintja aratgriezenisko saiti struktrshma. Izejas signlu U

izpievada atgriezenisks saites

dei, piemram, no diviem rezistoriem sastvoam sprieguma daltjam. Noatgriezenisks saites des noemto atgriezenisks saites spriegumu Ua.s.pievada pastiprintja ieejai. Td pastiprintja ieej atkarb no atgriezeniskssaites signla fzes darbojas divu signlu summa (Uie + Ua.s.) vai starpba(Uie - Ua.s.).

19. zm. Pastiprintja ar atgriezenisko saiti struktrshma

Ja atgriezenisks saites signla fze sakrt ar ieejas signla fzi, tad tdu saitisauc par pozitvu atgriezenisko saiti jeb ldzsaiti. Ja s fzes ir pretjas, tadatgriezenisk saite ir negatva (pretsaite).

Atgriezenisks saites di var raksturot ar ts prvades koeficientu , ko saucar par atgriezenisks saites koeficientu. is koeficients parda, kda izejas signladaa caur atgriezenisks saites di nonk pastiprintja ieej:

...

iz

sa

UU

= (15)

Aplkosim gadjumu, kad darbojas pozitva atgriezenisk saite. Ievrojot

sakarbas izsa UU =.. un ..saie1 UUU += iegstam

iziesaie1iz KUKUKUKUKUU +=+== ..

vai

.K1

KUU ieiz

=

No ejienes iegstam jauno pastiprinjuma koeficientu (ievrojot atgriezeniskssaites ietekmi):

.

K1

K

U

UK

ie

izkop

== (16)


26/79

26

s formulas analze parda, ka pozitva atgriezenisk saite palielinapastiprinjuma koeficientu. Robegadjum, ja K=1, pastiprinjuma koeficientstiecas uz bezgalbu. Tas nozm, ka jebkur, pat visniecgkais ieejas signlsizsauks lielu izejas signlu, kur gan, protams, ldz bezgalbai nepieaugs, jo toierobeos galgais baroanas spriegums un shmas elementu voltampruraksturlku nelinearittes. Pie tam tiks enertas nerimstoas svrstbas arfrekvencm, pie kurm veidojas pozitva atgriezenisk saite ar nosacjumu K=1.Visi sinusoidlu un nesinusoidlu svrstbu elektroniskie eneratori ir izveidoti kpastiprintji ar pozitvu atgriezenisku saiti. Ttad da atgriezenisk saite irnepiecieama eneratoros.

Pastiprintjos pozitv atgriezenisk saite parasti ir nevlama. Kaut gan tpalielina pastiprinjuma koeficientu, prjie pastiprintja parametri pasliktins saaurins frekvenu caurlaides josla, palielins visu veidu kropojumi,pastiprintja darba stabilitte pasliktins, bet daos gadjumos pastiprintjsvisprnevar strdt sakar ar to, ka iestjusies nerimstou svrstbu enercija.Td pozitvo atgriezenisko saiti pastiprintjos parasti nelieto.

Ja pastiprintj izmantota negatva atgriezenisk saite, pastiprinjumakoeficientu var iegt ldzgi, k tas tika darts pozitvas saites gadjum, vai arformul (16) apmainot zmi pirms atgriezenisks saites koeficienta. Tad iegstam

.K1

K

U

UK

ie

izkop +

== (17)

Aplkosim praktiski svargu specilu gadjumu, kad atgriezeniskajai saitei irspcga ietekme uz pastiprintja darbu. Ja K>>1 , piemram, K = 10000,= 0,02, K =

0,0210000 = 200, tad formulas (17) saucj varam neievrot vieninieku, iegstotvienkrku sakarbu:

.

=1

Kkop (18)

K redzams, aplkojamaj gadjum visas sistmas pastiprinjumakoeficients vairs nav atkargs no K to nosaka tikai atgriezenisks saites desprvades koeficients. Tas dod iespju izveidot pastiprintjus ar preczi uzdotupastiprinjuma koeficientu (kur atkargs, piemram, no divu rezistoru pretestbuattiecbas atgriezenisks saites d). Pie tam tranzistoru strvas prvadeskoeficienti, temperatra, baroanas avota sprieguma nestabilitte neatstj nekdu

jtamu ietekmi uz pastiprinjuma koeficientu.Kaut gan negatv atgriezenisk saite pastiprinjuma koeficientu samazina,

pastiprintja kvalitte uzlabojas. Pastiprintja darbs kst stabilks, remsmazk mains, izmainoties baroanas avota spriegumam, temperatrai, k arshmas parametriem sakar ar detau novecoanos. Negatv atgriezenisk saitepaplaina frekvenu caurlaides joslu, samazina signla kropojumus. Visu toievrojot, kvalitatvos pastiprintjos vienmr izmanto negatvu atgriezenisko saiti,bet ts izsaukto pastiprinjuma koeficienta samazinanos kompens, palielinotpastiprintjpakpju skaitu.


27/79

27

2.3. Tranzistora kopemitera pastiprintjpakpe

2.3.1. Pastiprintjpakpes darbbas princips

Elektrisko signlu pastiprinanai visbiek lieto kopemitera shmu, jo t dodvislielko jaudas pastiprinjumu. 20.zmjum attlota vienkras maispriegumapastiprinanai paredztas pastiprintjpakpes shma.

20. zm. Kopemitera pastiprintjpakpes shma

Ieejas signlu tranzistora bzei pievada caur kondensatoru C1. Kondensatorsatdala pastiprintjpakpes ieeju no ldzsprieguma, kas darbojas bzes d. Jao kondensatoru no shmas izslgtu, tad ldzspriegums no baroanas avota caurrezistoru R1 noktu pastiprintja ieej un vartu trauct pastiprinm signlaavota normlu darbu. Lai kondensators C1 neradtu jtamu pretestbu ieejassignlam, jizvlas pietiekami liela kapacitte. Neskatoties uz to, pie zemmfrekvencm, kad kapacitv pretestba XC=1/(2fC1) kst liela, ieejas strva cauratdaloo kondensatoru samazins, un td samazins ar pastiprinjumakoeficients (sk. 18. zm.).

Ar izejas signlu slodzei pievada caur atdaloo kondensatoru C2. Ja slodzeir nkams pastiprintjpakpes ieejas de, tad pirms pakpes izejaskondensators vienlaikus ir ar otrs pakpes ieejas kondensators. Dareizldzstrvas un maistrvas atdalanai kondensatoru viet izmantotransformatorus.

Rezistors R1 paredzts tranzistora darba rema ieregulanai. Ja ieejasspriegums uienav pievadts, bzes d plstoo skuma strvu var noteikt pcOma likuma, neievrojot nelielo spriegumu starp atvrta tranzistora bzi un emiteru(daas volta desmitdaas): IB sk=E/R1. Remu kolektora d var noteikt,izmantojot tranzistora izejas raksturlknes (21. zm. a punkts 1).

Tranzistora bzei pievadtais signls liek mainties ar kolektora strvai, tpcdarba remu raksturojoais punkts periodiski prvietojas pa slodzes lniju starppunktiem 2 un 3. Kolektora strva iK, plstot caur rezistoru R3, rada uz tsprieguma kritumu. T k kolektora strva satur divas komponentes nemaingo

un maingo, ar spriegums uz rezistora R3 satur s komponentes, no kurmmaing caur atdaloo kondensatoru C2 nonk pastiprintja izej (21. zm. b).


28/79

28

21. zm. Pastiprintja darbba: a tranzistora darba rema izmaias;b spriegumu un kolektora strvas laika diagrammas

Ieejas signla pozitv pusperioda laik kolektora strva palielins, tdpalielins ar sprieguma kritums uz rezistora R3. T k aj gadjum kolektorapotencils samazins, var izdart secinjumu, ka kopemitera pastiprintjpakpieejas un izejas signlu fzes ir pretjas (nobdtas par 1800).

2.3.2. Pastiprintjpakpes darba rema izvle un stabilizcija

K jau bija mints (sk. 2.1. p.), nelinero kropojumu samazinanainepiecieams pareizi izvlties tranzistora darba remu, izmantojot raksturlkuIK=f(IB) liners daas. Aplkosim o jautjumu skk. Lai pastiprintjs vartudarboties, nepiecieams tranzistoru vadt ar t bzes strvu. Td tranzistoram

noteikti jbt aktvaj rem, kad kolektora strva atkarga no bzes strvas:iK=iB+(+1)IK0 (19)

Parasti darba remu izvlas apmram slodzes lnijas vid (punkts 121. zmjuma). Tad, mainoties ieejas signlam, tranzistora rems var maintiesno punkta 4 pie IB=0 ldz punktam 5 (tomr vl neieejot piestinjuma rem). Jaieejas signla amplitda neprsniedz s pieaujams vrtbas, tranzistora darbarems vienmr paliks aktvs.

Remu izvloties, tomr jievro, ka uz tranzistora darbu btisku ietekmiatstj temperatra. Temperatrai paaugstinoties, palielins strvas prvadeskoeficients un kolektora sproststrva I

K0. Tpc palielins ar kolektora strva

(19). Atbilsto skuma rema voltampru raksturlkne 21.zmjum pardta ar


29/79

29

rausttu lniju. d gadjum ievrojami samazins pieaujam ieejas signlaamplitda jau nedaudz palielinoties bzes strvai, tranzistors var nonktpiestinjuma rem (punkts 5). Lai izvairtos no lieliem nelineriem kropojumiem,kas tad rodas, pastiprintpakpes darba remu nepiecieams stabilizt, ievedotshm negatvu atgriezenisko saiti. Attiecg slguma shma dota 22.zmjum.

22. zm. Kopemitera pastiprintjpakpe ar temperatras stabilizciju

Stabilizjoais negatvs atgriezenisks saites signls rodas, emitera strvasnemaingajai komponentei plstot caur rezistoru R4. Emitera potencils uE tad irpozitvs viends ar sprieguma kritumu uz rezistora R4 (uE = iER4). No spriegumadaltja R1, R3 tranzistora bze saem tdu spriegumu uB, lai starpba uBE=uB-uE(daas volta desmitdaas) izsauktu bzes strvu IB sk.

Paaugstinoties temperatrai, palielins emitera strva, tpc paaugstinsemitera potencils uE, bet tad spriegums uBEkst mazks un attiecgi samazinsbzes strva. Mazka bzes strva izsauc ar kolektora un emitera strvusamazinanos, td veid daji kompensjot temperatras ietekmi. Tpctranzistora rems gandrz nemaingi paliek punkt 1.

Lai negatv atgriezenisk saite darbotos tikai uz strvas nemaingokomponenti, rezistoram R4 paralli sldz kondensatoru C3. Ja kondensatorakapacitv pretestba izvlta ievrojami mazka par pretestbu R4, emiterastrvas maing komponente plds galvenokrt caur kondensatoru C3, neradot uzt jtamu atgriezenisks saites spriegumu (kapacitv pretestba ir maza). Tomr,ievrojot negatvs atgriezenisks saites labvlgo ietekmi uz pastiprintjakvalitti, dareiz o kondensatoru nepiesldz. Tad pastiprinjuma koeficients bsmazks, bet frekvenu caurlaides josla platka un signla kropojumi mazki.

2.4. Jaudas pastiprintji

Par jaudas pastiprintju pieemts saukt pastiprintja pdjo (izejas) pakpi,pie kuras jau tiei piesldz slodzi. s pakpes galvenais uzdevums ir nodroint

slodz nepiecieamo jaudu (t.i. spriegumu un strvu). Parasti vajadzgo signla


30/79


31/79

31

Palielint lietderbas koeficientu var, izmantojot citu pastiprinanas remu(B klases remu). aj rem, ja nav ieejas signla, tranzistora strva ir viendaar nulli (tranzistors atrodas nogrieanas rem). Td gadjum tranzistors varpastiprint tikai vienu signla pusperiodu (ja signla polaritte ir pretja, tranzistorspaliek nogrieanas rem). Lai vartu pastiprint abus pusperiodus, izmanto

prettakta shmu (24.zm.). shma satur divus tranzistorus, pie tam katrspastiprina savu pusperiodu.

24. zm. Prettakta jaudas pastiprintjpakpes shma

Ieejas transformatora T1 sekundraj pus izveidojas divi signli, kuri fznobdti par 1800. os signlus pievada tranzistoru V1 un V2 bzm. Tastranzistors, kura bzei pievadts pozitvs signls, atveras, un caur izejas

transformatoru T2 rada strvu slodz. Otrs tranzistors aj pusperiod atrodasnogrieanas rem (t bzei pielikts negatvs spriegums). Izejas transformatorasekundraj tinum slodzes strva veidojas k divu strvu iK1 un iK2starpba:

2

12K1Ksl

w

wiii = )( ,

kur w1 un w2 primr tinuma vienas puses un sekundr tinuma vijumu skaits.T k nogrieanas rema tuvum tranzistora raksturlknes ir nelineras,

pastiprintjpakpes darba laik rodas nelinerie kropojumi (25.zm.). Lai tossamazintu, biei izmanto AB klases remu, kad skuma stvokl tranzistori nav

nogrieanas rem, bet cauri tiem plst nelielas strvas. du remu iegst, caurrezistoru R2 pievadot bzes strvu (sk. 24. zm.).

25. zm. Izejas signla veidoans prettakta pastiprintjpakp


32/79

32

Abm aplkotajm shmm ir kopjs trkums - nepiecieams transformators,kas palielina pastiprintja gabartus, masu un izmaksu. Palielins ar frekvenukropojumi. Td biei lieto shmas bez transformatora. Td gadjumtranzistoriem parasti izmanto kopkolektora slgumu, kur raksturojas ar mazuizejas pretestbu.

2.5. Ldzstrvas pastiprintji

Biei (sevii automtikas iekrtu un mranas shms) nepiecieamspastiprint oti lni maingus signlus. Protams, ka d gadjum nav izmantojama2.3. punkt apskatt pastiprintjpakpe, jo ldzstrva nevar tikt cauri atdaloajiemkondensatoriem. Pirmaj brd liekas, ka no shmas var vienkri izslgtkondensatorus. Tomr tad pastiprintjs gan vars strdt, bet t kvalitte nebsapmierinoa.

das pastiprintjpakpes izej noteikti pardsies kaut kds spriegums pattad, ja ieejas sprieguma nebs. o spriegumu sauc par dreifa spriegumu, un traans izskaidrojama ar to, ka pastiprintja shm ieslgts ldzstrvasbaroanas avots. Dreifa spriegums ir daa no baroanas sprieguma. Ne ar kdiemregulanas pamieniem no dreifa atbrvoties nevar, jo sakar ar baroanassprieguma, temperatras un citu faktoru izmaiu noregult pastiprintj pckda laika dreifa spriegums pardsies atkal no jauna. Visnepatkamk, ka navnekdu iespju noteikt, kd pastiprintja izej ir spriegums, sakar ar dreifuvai td, ka pardjies ieejas signls. Ttad, dreifa spriegumu nek nevar atdaltno lietderg signla.

26. zm. Ldzstrvas pastiprintja diferencil shma

Dreifs ir raksturgs tikai ldzstrvas pastiprintjiem. Pat visvienkrkajmaistrvas pastiprintj dreifs nav iespjams, jo atdaloais kondensators nelaicauri nekdu ldzspriegumu no baroanas avota, bet maispriegums shm varpardties tikai tad, ja ir ieejas signls. Dreifa samazinanai visbiek lietodiferencilo (balansa) shmu (26. zm.). Tranzistori V1, V2 un rezistori R2, R4


33/79

33

veido ldzsvarotu tilta shmu, tpc skuma stvokl slodz Rslstrva neplst. Tiltspaliek ldzsvarots ar, izmainoties temperatrai vai baroanas spriegumam. Tiei shmas paba nodroina samr nelielu dreifu.

Diferencilajam pastiprintjam ir divas ieejas, kuras pievienotas abutranzistoru bzm. Ja, piemram, tranzistora V1 bzei pievada pozitvu spriegumuUie1, tad tranzistora kolektora strva palielins, td pazemins kolektorapotencils a. T k rezistors R6, kas rada negatvo atgriezenisko saiti, ieslgtsabu emiteru kopj d, stabilizjas abu tranzistoru kopj strva. Td reiz arstrvas iK1 palielinanos samazins strva iK2 un paaugstins tranzistora V2kolektora potencils b. Tas nozm, ka tilta ldzsvars izzd un slodz pardsstrva isl. Tiei tdu pau efektu dod ar negatvs spriegums uie2otr ieej.

Ja vienu no iespjamiem slodzes strvas virzieniem nosacti uzskatm parpozitvu (piemram, to, kas shm pardts ar bultiu), tad redzam abu ieejupretju darbbu. Pozitvs spriegums ieej Ie1 izsauc pozitvu slodzes spriegumu,

td o ieeju sauc par tieo jeb neinvertjoo.Otrai ieejai inversajai (invertjoajai) pievadtais pozitvais spriegums izsauc

negatvu izejas spriegumu. Viegli prliecinties, ka spriegums izej viends ar nulli,ja jebkuras polarittes spriegumu vienlaikus pievada tieajai un inversajai ieejai.aj gadjum tilts paliek ldzsvara stvokl. Rezumjot visu teikto, par diferencilpastiprintja ieejas spriegumu var uzskatt ties un inverss ieejas spriegumustarpbu uie = uie1 uie2.

2.6. Operacionlie pastiprintji

2.6.1. Operacionlo pastiprintju uzbve un pabas

Operacionlos pastiprintjus skum izmantoja dadu matemtiskuoperciju veikanai (piemram, vairku spriegumu saskaitanai, integranai u.c.).Kad attstjs integrl mikroelektronika un pardjs operacionlie pastiprintjiintegrl izpildjum, tie kuva par universliem pastiprinanas elementiem, kurusizmanto, lai izveidotu visdadkos pastiprintjus, impulsu iekrtu elementus,dadas formas svrstbu eneratorus utt.

Operacionlais pastiprintjs ir ldzstrvas pastiprintjs ar oti lielu

pastiprinjuma koeficientu, kas sasniedz pat miljonu. Pastiprintja pirmo pakpiveido pc diferencils shmas, tpc operacionlajiem pastiprintjiem ir divasieejas tie un invers. Inverso ieeju shm apzm ar aplti. Lai vartu iegt kpozitvu, t ar negatvu izejas spriegumu, operacionlo pastiprintju parasti barono diviem pretjas polarittes avotiem.

Tikai specilos gadjumos (impulsu tehnikas iekrts) operacionlospastiprintjus var izmantot bez stipras negatvs atgriezenisks saites. Parastinegatv atgriezenisk saite ir nepiecieama gan oti liel pastiprinjumakoeficienta samazinanai, gan ar, lai palielintu parametru stabilitti unprecizitti. Negatvo atgriezenisko saiti izveido, pastiprintja izejai piesldzot

sprieguma daltju un no t atgriezenisks saites signlu pievadot inversajai ieejai.


34/79


35/79

35

Mnusa zme formul (21) norda, ka pastiprintjs ir invertjos ja ieejaipievada pozitvu spriegumu, izej pards negatvs. Ja tdu pastiprintju izmantomaisprieguma pastiprinanai, tad izejas signls izrds nobdts fz par 180

0attiecb pret ieejas signlu.

Ieejas spriegumu var pievadt ar tieajai ieejai (28. zm.). T k spriegumamstarp operacionl pastiprintja ieejm jbt viendam ar nulli, ieejas spriegumsUieiznk viends ar atgriezenisks saites spriegumu Ua.s., bet pdjo var atrast kspriegumu, kas rodas uz rezistora R1, ja pa to plst strva I:

... 121

iz1sa RRR

URU

+== I

Ttad

iz21

1ie URR

RU

+=

vai.

1

2

1

21n

R

R1

R

RRK +=

+= (22)

28. zm. Neinvertjo pastiprintja shma

Tds pastiprintjs neapvr izejas signla fzi. Viena no neinvertjopastiprintja patnbm ir oti liel ieejas pretestba (ms pat piemm, ka ieejasstrvas nav, t.i., ieejas pretestba ir bezgalga).

Saldzinot invertjo un neinvertjo pastiprintja pastiprinjumakoeficientus, iegstam sakarbu

.1KK in += (23)

No formulas (22) izriet, ka neinvertjo pastiprintja pastiprinjuma koeficientsnevar bt mazks par vienu.


36/79

36

2.6.3. Summjoais pastiprintjs

Operacionlo pastiprintju var izmantot ar vairku ieejas spriegumusummanai. Aplkosim shmu, kas iegta no invertjo pastiprintja shmas,pievienojot tai papildu ieejas (29. zm.). aj gadjum iegstam:

;;;3

3ie3

2

2ie2

1

1ie1 R

UR

URU === III

Strva atgriezenisks saites rezistor

.4

iz4

R

U=I

T k operacionl pastiprintja ieejas strva vienda ar nulli,

4321 IIII =++ ,

no kurienes iegstam spriegumu summanas izteiksmi:

.3

43ie

2

42ie

1

41ieiz

RRU

RRU

RRUU = (24)

Ja izvlsimies R1 = R2 = R3, formula vienkrojas:

)( 3ie2ie1ie1

4ie UUUR

RU ++= , (25)

t.i., izejas spriegums izrds proporcionls ieejas spriegumu summai.

29. zm. Summjo pastiprintja shma

Neskatoties uz vienkrojumiem, kas bija pieemti, izvedot iepriek iegtsformulas (bezgalgs pastiprinjuma koeficients, bezgalga ieejas pretestba), sformulas ir pietiekami preczas, un ts var izmantot uz operacionlo pastiprintjubzes veidoto shmu apriniem.

Visas aplkots shmas dergas k ldzsprieguma, t ar maispriegumapastiprinanai, pie tam vairum gadjumu dreifs ir neliels (sakar ar negatvsatgriezenisks saites efektu), td dus pastiprintjus var izmantot armranas iekrts. Ja nepiecieams pastiprint tikai maispriegumu, shmas varpapildint ar atdaloajiem kondensatoriem.


37/79

37

2.6.4. Integrjoais pastiprintjs

Automtisks regulanas iekrts un dadu procesu elektriskajaimodelanai plai izmanto integrjoos pastiprintjus (30.zm.). Tdapastiprintja shma atiras no agrk aplkot invertjo pastiprintja shmasar kondensatoru atgriezenisks saites d. Tpat k iepriek, iegstam

12iz

2ie

1 iidt

duCi

R

ui === ;; ,

no kurienes seko

RC

u

dt

du ieiz =

vai

+=2

1

t

t

0Cieiz Udtu

RC

1u , (26)

kur UC0 spriegums uz kondensatora integranas procesa skum (moment t1).

30. zm. Integrjoais pastiprintjs: a shma; b darbbas diagramma

Integrjo pastiprintja darbbas piemrs pardts 30.zmjum b. Jaieejas signls nav pievadts, integra vrtba formul (26) ir nulle, tpc izejas

signls nemains. Jievro, ka integrjo pastiprintja izej ir kondensators,ttad izejas spriegums nekad nevar izmainties ar lcienu.Izmantojot integrjoo pastiprintju, viegli izveidot lineri mainga sprieguma

eneratorus. d gadjum ieejai jpievada taisnstra formas impulsi.

2.6.5. Komparators

Par komparatoru sauc iekrtu divu spriegumu saldzinanai. 31.zmjumattlota komparatora shma, kas izveidota uz operacionl pastiprintja bzes. shma atiras no citm iepriek aplkotajm shmm ar to, ka nav izmantotanegatv atgriezenisk saite. aj gadjum, pat ja ieejas spriegums ir viends arnulli, sakar ar neizbgamo dreifu pastiprintja izej noteikti pards pozitvs vai


38/79

38

negatvs spriegums, bet t k operacionl pastiprintja pastiprinjumakoeficients ir oti liels, is spriegums maz atiras no shmas baroanassprieguma.

Ja inversajai ieejai pievadtais spriegums Uie1, ir lielks par ties ieejasspriegumu U

ie2, pastiprintja izejas spriegums ir negatvs (sk. komparatora

darbbas diagrammu 31.zmjum b). Ja spriegums Uie2palielins, tad moment,kad Uie2 = Uie1, izejas spriegums kst pozitvs.

31. zm. Komparators: a shma; b darbbas princips

Rezistori R1, R2 un diodes V1, V2 aizsarg pastiprintja ieeju. Neatkargi noieejas spriegumu starpbas Uie2 Uie1 polarittes viena no diodm bs atvrta,Tpc spriegums starp operacionl pastiprintja ieejm nevar kt lielks parspriegumu uz atvrts diodes (dam volta desmitdam). Ja diodes V1 un V2 nav

pieslgtas, ieejas signliem jbt ierobeotiem ldz tdiem lmeiem, kas neizsaucoperacionl pastiprintja caursiti.Komparatorus izgatavo ar k atsevias integrls shmas. Tdiem

komparatoriem ir lielka trdarbba tie prsldzas straujk. o mikroshmu izejassignla lmei ir tdi pai k ciparu integrlajm shmm (sk. 4. nodau).

Aplkotaj komparator izejas signls dareiz var iznkt kdains. Tasiespjams tad, ja ieejas signlu starpba ir oti maza un aj laik uz ieejmiedarbojas kaut kdi d inducti traucjumi vai izmains baroanas spriegums.d situcij iespjama vairkkrtga izejas signla prslgans no pozitvasvtbas uz negatvu un atpaka. Ja pc komparatora seko trigeri vai skaittji (sk.

4. nodau), tad tas var izsaukt shmas nepareizu nostrdi, piemram, vienaimpulsa viet skaittjs saskaita piecus. o vienkr komparatora trkumu varnovrst, ja pievieno pozitvu atgriezenisko saiti, kas pc prslgans neauj tltshmai atgriezties iepriekj stvokl. Ja atgriezenisk saite ir spcgka,iegstam jau citu iekrtu mita trigeru.

2.6.6. mita trigers

mita trigers, tpat k komparators, mainoties ieejas signlam, prsldzas nopozitvas izejas signla vrtbas uz negatvu. Tomr, atirb no komparatora, prslgans uz vienu vai otru pusi notiek pie dadiem ieejas spriegumiem.


39/79

39

Apskatsim tda mita trigera darbbu, kuram ir tikai viena ieeja (32.zm.).Pieemsim, ka skum operacionl pastiprintja inversajai ieejai pievadtspozitvs spriegums (32.zm.b). Td gadjum izej bs negatvs spriegums U(pc absolts vrtbas apmram par vienu voltu mazks k negatvais baroanasspriegums). Pastiprintja izej pieslgts sprieguma daltjs, no kuraatgriezenisks saites spriegums Ua.s.pievadts operacionl pastiprintja tieajaiieejai. T k daltj spriegumi ir proporcionli pretestbm, iegstam:

iziz21

2sa kuu

RR

Ru =

+=.. . (27)

32. zm. mita trigers: a shma; b laika diagramma;c izejas signla atkarba no ieejas signla

Ttad skum ties ieejas spriegums ir kU. Izejas spriegums mainspolaritti tikai tad, kad ieejas spriegums ks vl negatvks par o vrtbu.

Savukrt, atgrieans iepriekj stvokl notiks pie ieejas sprieguma, kas irpozitvks par +kU. Ttad prslgans uz pozitvu izejas signlu un atpakanotiek pie dadm ieejas sprieguma vrtbm (32. zm. c).

2.7. Kompenscijas tipa sprieguma stabilizatori

Parametriskajam sprieguma stabilizatoram (sk. 1.3.3. p.) ir vairki trkumi:samr neliels stabilizcijas koeficients, neliela iespjam slodzes strva,nereguljams izejas spriegums. Td neskatoties uz parametrisk stabilizatora

shmas vienkrbu un droumu, plai izmanto ar pilngkus kompenscijas tipastabilizatorus.


40/79

40

Stabilizatora slodzes strvu var palielint, papildinot parametrisk stabilizatorashmu ar strvas pastiprintju. 33.zmjum attlota stabilizatora shma, kurslodze pieslgta caur tranzistora pastiprintju. Tranzistors slgts kopkolektorashm (sk. 1.4.2. p.), ko sauc ar par emitera atkrtotju. da shma nepastiprinaspriegumu (izejas spriegums aptuveni ir viends ar tranzistora bzei pievadtospriegumu). Rezistors R1 un stabilitrons V1 veido parametrisko spriegumastabilizatoru, kura izejas spriegums UV1 tiek pievadts emitera atkrtotjam. Tdshmas izejas spriegums Uizir aptuveni viendsar stabilizto spriegumu UV1.

33. zm. Sprieguma stabilizators ar emitera atkrtotju

Ja izejas spriegumu nepiecieams regult, tad tranzistora V2 bzei navjpievada viss spriegums UV1, bet gan t daa, ko var noemt no paralli

stabilitronam V1 pieslgta potenciometra.Stabilizzijas koeficientu var vl vairk palielint, ja shmu papildina arpastiprintju, kur seko mazkajm izejas sprieguma izmaim un t iedarbojasuz izejas tranzistoru, lai uzturtu spriegumu nemaingu. Viens no kompenscijastipa stabilizatoru shmu variantiem attlots 34.zmjum. Paralli slodzei Rslpieslgts sprieguma daltjs (rezistori R1 un R2), no kura spriegums tiek pievadtsoperacionl pastiprintja DA1 inversajai ieejai. Tie ieeja saem stabiliztuatbalstspriegumu Uatb. Td veid negatv atgriezenisk saite aptver abaspastiprintjpakpes operacionlo pastiprintju D1 un emitera atkrtotju.

34. zm. Kompenscijas tipa sprieguma stabilizatora shma


41/79

41

T k spriegumu, kas ir starp operacionl pastiprintja abm ieejm (jaizmantota negatva atgriezenisk saite), var pieemt viendu ar nulli, spriegumamUR2noteikti jiznk viendam ar atbalstspriegumu Uatb. Td izejas spriegums Uizir proporcionls spriegumam Uatb (spriegums UR2 ir daa no sprieguma Uiz). Jasprieguma daltja R1, R2 viet em potenciometru, tad stabilizatora izejasspriegumu var regult.

Aplkotajm shmm nav aizsardzbas pret sslgumiem. Ja izej rodassslgums, tad caur tranzistoru V2 (33.zm.) plst oti liela strva, un tranzistorssadeg. Td nepiecieams paredzt automtisku izejas strvas ierobeoanu.

Kompenscijas tipa sprieguma stabilizatorus izgatavo ar mikroshmu veid.di stabilizatori parasti ir nodrointi ar aizsardzbu pret sslgumiem, un to izejasspriegumu var regult.

3. ENERATORI

3.1. Nerimstou svrstbu ieganas princips

Elektroniskajs iekrts biei izmanto periodiskus signlus sinusoidlus,taisnstra vai trsstra formas u.c. eneratoros, kuri form dus signlus, izmantopastiprintjus ar pozitvu atgriezenisko saiti. Iepriek jau bija pardts (sk. 2.2. p.),ka pozitva atgriezenisk saite noteiktos apstkos var izsaukt nerimstou svrstbuierosinanos. Aplkosim o procesu tuvk.

35. zm. Nerimstou svrstbu eneratora struktrshma

Atirb no pastiprintja, nerimstou svrstbu eneratoram ieejas signlunepievada, td agrk aplkot pastiprintja ar atgriezenisko saiti struktrshma(sk. 19. zm.) vienkrojas (35.zm.). Lai izejas signls nerimtu, pastiprintja

pastiprinjuma koeficientam jbt tdam, kas kompens signla vjinjumuatgriezenisks saites d. Izmantojot formulas


42/79

42

..sa

iz

U

UK = un

iz

sa

UU ..= ,

iegstam svrstbu ierosinanas nosacjumu:

=

1

K . (28)

Ja pastiprinjuma koeficients ir mazks, tad svrstbas norimst, un dsenerators strdt nevar. Ja pastiprinjuma koeficients izrds lielks nekiegtais no formulas (28), svrstbu amplitda pakpeniski palielins. duamplitdas pieaugumu ierobeo voltampru raksturlku nelinearitte. Tadpastiprinjuma koeficients samazins, ldz atkal iegstam sakarbu (28).

Nerimstoo svrstbu ieganai bez nosacjuma (28) vl nepiecieams, laiatgriezenisk saite btu pozitva, t.i., pc izieanas caur atgriezenisks saites diun caur pastiprintju svrstbu fzei jbt iepriekjai.

Ja abi ie nosacjumi ir spk tikai vienai frekvencei, tad enerts tiks tiei sfrekvences spriegums. Tomr biei paierosinans nosacjumi izpildsvienlaikus daudzm frekvencm. Td gadjum rodas nesinusoidlas svrstbas.

3.2. Sinusoidlu svrstbu eneratori

Sinusoidlu svrstbu ieganai izmanto LC un RC tipa eneratorus. LCeneratora shma attlota 36.zmjum. T satur tranzistora pastiprintju, kurakolektora d rezistora viet ieslgts svrstbu kontrs L2,C2. Ar spoli L2 induktvisaistta otra spole L1, kura kop ar L2 veido transformatoru. No transformatora

sekundr tinuma (spoles L1) tiek noemts atgriezenisks saites signls, kuru cauratdaloo kondensatoru C1 pievada tranzistora bzei.

36. zm. Sinusoidlu svrstbu LC eneratora shma

eneratora darbbas pamat ir parall kontra rezonanses pabas. Pie

rezonanses frekvences kontra piln pretestba ir maksimla. aj gadjummaksimls ir ar pastiprinjuma koeficients. Bez tam, ja frekvence kst lielka vai


43/79

43

mazka par rezonanses frekvenci, kontra pretestba iegst reaktvu raksturu, bettd gadjum atgriezenisks saites signla fze neapmierina iepriek mintonosacjumu. Td enerator rodas sinusoidlas svrstbas ar kontrarezonanses frekvenci:

22rez

CL2

1f = . (29)

Lai frekvenci stabiliztu, dareiz svrstbu kontr bez kondensatora iesldzar kvarca rezonatoru no kvarca kristla izgrieztu plksnti. Kvarca rezonatorrodas mehniskas svrstbas ar oti asu rezonanses lkni un oti stabilu frekvenci.Pjezoelektrisk efekta d mehnisks svrstbas ierosina elektrisks (un otrdi).

Ja nepiecieama zema frekvence (desmiti un simti hercu), tad LC eneratorinav piemroti, jo svrstbu kontram nepiecieama oti liela kapacitte uninduktivitte. Td zemfrekvences sinusoidlu svrstbu eneratoros parastiizmanto citu principu atgriezeniskaj sait iesldz kondensatorus un rezistorus

t, lai nepiecieam fu nobde rastos tikai pie noteiktas frekvences. RCeneratoru darba frekvenci var regult, mainot rezistoru pretestbas vaikondensatoru kapacittes.

3.3. Multivibrators

Multivibrators ir taisnstra formas impulsu enerators, kur impulsuformanas laik notiek periodiski kondensatora uzldes un izldes procesi.

Aplkosim tda multivibratora darbbu, kura shma veidota uz operacionl

pastiprintja bzes (37.zm.). Shma satur agrk apskatto mita trigeru(sk. 2.6.6. punktu), kur papildints ar RC di rezistoru R1 un kondensatoru C1. de veido negatvu atgriezenisko saiti no izejas uz inverso ieeju.

37. zm. Multivibrators: a shma; b darbbas diagramma


44/79

44

Pieemsim, ka skum (t=0) ir notikusi operacionl pastiprintjaprslgans no negatv sprieguma U uz pozitvo spriegumu +U. Ldz ar tospriegums tieaj ieej ir

kUkuu

RR

Ru iziz

32

33R ==

+

= . (30)

Caur rezistoru R1 skas kondensatora C1 prldes process no negatvasskuma vrtbas uz pozitvu vrtbu. Ja is prldesprocess vartu turpinties ldzbeigm, tad spriegums uz kondensatora uCsasniegtu vrtbu +U (prtraukt lnija37. zmjum, b). Patiesb tomr prejas process prtraucas moment, kadspriegums uC kst viends ar spriegumu uR3, jo aj mirkl spriegumi uz abmoperacionl pastiprintja ieejm kst viendi, un tlt pc tam izejas spriegumslcienveidgi izmains uz negatvo vrtbuU. Ar spriegums uR3maina zmi. T kizejas spriegums tagad ir negatvs, ar kondensators caur rezistoru R1 skprldties uz negatvu polaritti skas nkamais multivibratora svrstbu

pusperiods.Multivibratora enerto svrstbu periods ir atkargs no sprieguma daltja

pretestbu attiecbas k=R3/(R2+R3) un no kondensatora uzldes des laikakonstantes =R1C1.

3.4. Lineri mainga sprieguma eneratori

Spriegums, kas mains lineri, nepiecieams, piemram, elektronu staraizvranai pa oscilogrfa ekrnu, reguljamas laika aiztures ieganai un daos

citos gadjumos. Visbiek sprieguma lineru atkarbu no laika iegst, uzldjot vaiizldjot kondensatoru.

38. zm. Lineri mainga sprieguma enerators:a shma; b darbbas diagramma

Vienkra lineri mainga sprieguma eneratora shma dota 38.zmjum.eneratora darbu vada ar rjiem impulsiem. Tranzistors V1 strd slda rem.Ja nav pievadts ieejas signls, tranzistors ir piestints, td izejas spriegumsviends ar nulli. Ja caur atdaloo kondensatoru C1 bzei pievada negatvuimpulsu, tranzistors aizveras un kondensators C2 sk uzldties caur rezistoru R2.


45/79

45

No t varam secint, ka izejas spriegums mains eksponencili. Tomr, jaizmantojam tikai eksponentes skuma dau, iegt lkne diezgan maz atiras notaisnes (38. zm., b).

Izejas sprieguma linearitti var uzlabot, uzldjot kondensatoru ar nemaingustrvu. Par tdas strvas avotu var izmantot tranzistoru, jo aktvaj remkolektora strva maz atkarga no kolektora sprieguma. Lineri maingu spriegumuvar iegt ar, izmantojot integratoru uz operacionl pastiprintja bzes(sk. 2.6.4. p.).

4. CIPARU AUTOMTIKAS IEKRTU ELEMENTI

Raoanas procesu automatizcijas iekrts plai izmanto elektroniskas

shmas, kurs darbojas dadas formas impulsi. das impulsu tehnikas shmasizmanto, piemram, tiristoru atvranai dzinju rotcijas frekvences regulanassistms, loisko operciju veikanai raoanas procesu automatizcijas shms,skaitoanas tehnik un citur.

Ciparu automtikas iekrts informciju parasti kod ar diviem dadiemsprieguma lmeiem. Vienu no tiem pieemts uzskatt par loisko nulli (turpmkapzmsim ar 0), bet otru par loisko vieninieku (1). Aplkosim tdas iekrtas,kurs loiskajai nullei atbilst zems potencils (piemram, spriegums uz piestintatranzistora), bet loiskajam vieniniekam augsts pozitvs potencils (attiecgi spriegums uz aizvrta tranzistora). T, piemram, plai lietojamajs ciparu

integrlo mikroshmu srijs K155, K133 u.c. loiskajai nullei mikroshmas izejatbilst sprieguma vrtbas no nulles ldz +0,4 V, bet loiskajam vieniniekam no+2,4 V ldz +5 V.

4.1. Loiskie elementi

Loiskie elementi ir shmas, kuru izejas signls ir atkargsno ieejas signlukombincijasun var pieemt divas dadas vrtbas 0 vai 1. Loiskie elementiinformciju apstrd pc loikas algebras likumiem. Aplkosim galvens loisks

funkcijas un to realizciju loiskajos elementos.Loiskajai funkcijai VAI (loiskajai saskaitanai) ir vairki argumenti. Funkcijapieem vrtbu 1 tad, ja kaut viena argumenta vrtba ir 1 (39.zm. a). Funkciju VAIattlo ar + zmi vai V. T, piemram, funkciju, kuras vrtbu tabula dota39. zmjum a, var pierakstt:

y=x1+x2.Tdu funkciju viegli realizt ar shmu (39.zm.c), kura satur paralli slgtus

mehniskus kontaktus (sldus vai releju kontaktus) strva d var plst, jasaslgts kaut viens no iem kontaktiem. Kontaktu shmu galvenie trkumi lieliizmri, neliels darba droums un daudziem pielietojumiem nepietiekams darbbas

trums.


46/79

46

39. zm. Loiskais elements VAI: a loisks funkcijas VAI vrtbu tabula;b elementa nosactais apzmjums; c realizcija ar kontaktiem;

d realizcija ar diodm

Bezkontaktu loisk elementa VAI shma attlota 39.zmjumd. Ja vienno ieejm ir loiskais vieninieks (pozitvs potencils), tad atbilsto diode atverasun is potencils nokst loisk elementa izej. Diode shm nepiecieama, lai

atdaltu vienu ieeju no otras strva nevar plst starp divm ieejm, jo aj dviena no diodm izrds ieslgta sprostvirzien.Loiskajai funkcijai UN (loiskajai reizinanai) ar ir vairki argumenti.

funkcija pieem vrtbu 1 tikai tad, ja visi argumenti ir loiskie vieninieki(40. zm.a). Funkciju UN attlo ar zmm "","" vai &, piemram,

21 xxy = .

Funkciju UN var realizt ar kontaktiem, savienojot tos virkn (40.zm. c). Tadde nosldzas tikai vien gadjum kad saslgti visi kontakti. Loisk elementaUN bezkontaktu variants attlots 40.zmjum d. Par loisko nulli ieej juzskataspriegums, kas viendsar nulli. To var iegt, savienojot attiecgo ieeju ar shmas

kopgo punktu. d gadjum diode ir atvrta, td spriegums uz ts un ar izejasspriegums viends ar nulli. Tikai tad, ja vism ieejm pievadti signli 1, visasdiodes bs aizvrtas un izej pardsies spriegums +E.

Loisk funkcija NE (loiskais noliegums) atirb no funkcijm VAI, UN irviena argumenta funkcija. Ja arguments ir 0, funkcija pieem vrtbu 1, un otrdi

(41. zm.a). Loisko funkciju NE pieraksta k xy = . Lai du funkciju realiztu,var izmantot atsldzoo kontaktu (41.zm.c) vai tranzistora pastiprintju, kasdarbojas slda rem (41.zm.d). Pdj shm skuma stvokl (ja ieejasaslgta si) spriegums EB tranzistoru aizver, tpc elementa izej ir augsts

potencils +Ek (signls 1). Pievadot ieejai pozitvu signlu, tranzistors piestins,un spriegums izej kst viends ar nulli.


47/79

47

40. zm. Loiskais elements UN: a loisks funkcijas UN vrtbu tabula;b elementa nosactais apzmjums; c realizcija ar kontaktiem;

d realizcija ar diodm

41. zm. Loiskais elements NE: a loisks funkcijas NE vrtbu tabula;b elementa nosactais apzmjums; c realizcija ar atsldzoo kontaktu;

d realizcija ar tranzistora sldzi

Saretkas loisks funkcijas var pierakstt k loiskas izteiksmes, kuras

satur funkcijas VAI, UN, NE. Td jebkuru, pat oti saretu, loisko funkciju varrealizt ar iepriek aplkotajiem loiskajiem elementiem.


48/79

48

Diou elementiem VAI, UN ir btisks trkums tos var slogot tikai ar nelielustrvu. Lai palielintu o elementu jaudu, nepiecieams izejai pieslgt tranzistorupastiprintjus. T izveidojas kombinti loiskie elementi VAI-NE un UN-NE.Izrds, ka tikai ar vienu du elementu tipu (piemram, VAI-NE) var realizt

jebkuru loisko funkciju. Loisko mikroshmu srij K155, piemram, ir UN-NE tipaloiskie elementi ar dadu ieeju skaitu (no 2 ldz 8).

4.2. Loisko shmu sintze

Izmantojot augstk apskattos loiskos elementus VAI, UN, NE, VAI-NE,UN-NE un citus, iespjams izveidot shmu, kuras izejas signls, mainoties ieejassignliem, iegst jebkuras iepriek uzdotas vrtbas.

Pieemsim, ka mums jizveido loisk shma ar trim ieejm a, b un c, kurasdarbba atbilst dai vrtbu tabulai:

a b c y0 0 0 10 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 11 1 1 1

Tabulai atbilstoo loisko funkciju var iegt d veid. Aplkojam tikai tsrindas, kurs y=1, un pierakstm ieejas lielumu loiskos reizinjumus. Pie tam, ja

aj rind a=1, reizinjum liekam a, bet, ja a=0, tad a . Visus iegtos loiskosreizinjumus apvienojam ar funkciju VAI. Rezultt iegstam izteiksmi:

cbacbacbacbacbay ++++= (31)das funkcijas realizanai ar loiskajiem elementiem nepiecieami trs

elementi NE (lai iegtu inverss ieejas signlu vrtbas cunba, ), pieci elementiUN ar trim ieejm katru un viens elements VAI ar piecm ieejm. Ttad, pavisamvajadzgi 9 loiskie elementi. Tomr ir iespjams, izmantojot loikas algebrasformulas, vienkrot o funkciju. Var izmantot, piemram, das formulas:

aa = (a) 0aa = (g)

a + 1 = 1 (b) a + a = a (h)

a . 1 = a (c) a . a = a (i)

a + 0 = a (d) (a + b)c = ac + bc (j)

a . 0 = 0 (e) baba =+ (k)

1aa =+ (f) baba += (l)


49/79

49

Tad izteiksmi (31), izmantojot formulas (g), (f) un (c), varam prrakstt dform:

abccabccaca

abc1ca1caabcbbcabbcay

+=++=

=++=++++= )()(

o izteiksmi iespjams tlk vienkrot, izmantojot formulu (h) apgriezt veid a=a+a. as nozm, ka loisks izteiksmes vrtba nemains, ja kdu loiskssummas komponenti atkrto vairkas reizes. Pierakstsim iegtajai izteiksmei kltskotnjs izteiksmes (31) ceturto locekli:

.)( abcccabccababccy +=++=++= Pieemsim, ka gribam o loisko funkciju realizt ar loiskajiem elementiem

UN-NE. Izmantojot formulu (k), iegstam:

.abcabcy =+= (32)o loisko funkciju var realizt ar diviem loiskajiem elementiem (42.zm.).

42. zm. Loisk shma funkcijas abcy = realizanai

Var prliecinties, ka izejas signls atbilst uzdotajai vrtbu tabulai. Piemram,1. rind a=b=c=0. Elementa DD1 abu ieeju loiskais reizinjums ir 0, bet pcinvertanas 1. Elementa DD2 vien ieej ttad ir 1, bet otr 0 (maingais c).So divu lielumu loiskais reizinjums ir 0, bet pc invertanas 1. Tpat varprbaudt ar prjs tabulas rindas.

4.3. Trigeri

Trigers ir iekrta, kurai ir divi stabili stvoki. Ieejas signlu ietekm trigers varlcienveid priet no viena stvoka otr. Parasti trigeram ir divas izejas galven

(tie) Q un invers Q . Statiskos stvokos signli ajs izejs ir pretji: ja Q = 1,

tad Q = 0, un otrdi.Trigeri var bt asinhroni un sinhroni. Asinhronais trigers prsldzas moment,

kad pienk ieejas signls. Sinhron trigera jauno stvokli ar nosaka ieejas signls,bet pati prslgans notiek tad, kad paai sinhronizcijas ieejai C (clock) tiekpievadts takta impulss.Pie tam vienkrkie vienpakpes trigeri prsldzas takta

impulsa skum, bet divpakpju trigeri (to nosactaj apzmjum shm ir diviburti TT) takta impulsam izbeidzoties.


50/79

50

Vienkrkais ir asinhronais RS trigers, kas ir ar citu trigeru shmusastvdaa. RS trigera struktrshma satur divus VAI-NE tipa loiskos elementus,pie tam viena elementa izeja savienota ar otra elementa ieeju (43. zm. a). Viegliprliecinties, ka tad, ja ieejas signlu nav, trigers neierobeoti ilgi atradsies vienno diviem iespjamiem stvokiem.

43. zm. RS trigers: a struktrshma; b nosactais apzmjums;c darbbas diagramma

Pieemsim, ka loisk elementa D1 izej ir loisk nulle (Q = 0). Tas nozm,ka abs elementa D2 ieejs signli ir viendi ar nulli (pieemts, ka ieej S navieejas signla). Td loisk shma VAI izstrd loisko nulli, bet pc

invertanas (shm izmantoti elementi VAI-NE) izej Q ir loiskais vieninieks,kas nonk elementa D1 ieej. Tpc element D1 loisk shma VAI formloisko vieninieku, bet pc invertanas izej bs loisk nulle. Ttad loisk nulleelementa D1 izej izsauc loisko vieninieku elementa D2 izej, bet is vieniniekssavukrt uztur elementu D1 nulles stvokl. Tds trigera stvoklis varsaglabties

ilgi. T k shma ir simetriska, trigers var atrasties ar otr stvokl (Q = 1, Q = 0).Lai trigeru prslgtu no viena stvoka otr, vajag slaicgi pievadt signlus t

ieejm. RS trigeram ir divas ieejas ieeja S (set) trigera ieslganai stvokl Q = 1un ieeja R (reset) ieslganai stvokl Q = 0. Pieemsim, ka trigers bija stvoklQ = 0 (sk. laika diagrammu 43. zmjum c). Ja moment t1pienk ieejas signls

S = 1, loiskais elements D2 priet stvokl Q = 0. Bet, t k aj gadjumloisks nulles bs elementa D1 abs ieejs, pdjais priet stvokl Q = 1. Pctam ieejas S signlu var noemt, bet trigers tomr paliks jaunaj stvokl (Q = 1,

Q = 0).Ja signls S = 1 pienk atkrtoti (moments t2), trigera stvoklis vairs

nemains. Signls atgrieanas ieej R = 1 (moments t3) prsldz trigeru stvokl


51/79

51

Q = 0. Ttad, lai RS trigeru prslgtu no viena stvoka otr, signli jpievadaprmaius ieejm S un R.

RS trigeru var izveidot ar, izmantojot loiskos elementus UN-NE.Ja signlu 1 pievada reiz abm ieejm, tad pc ieejas signlu izbeigans

tlkais RS trigera stvoklis kst nenoteikts. Td du ieejas signlu kombinciju

neizmanto.Bez RS trigeriem izmanto ar citus trigeru tipus. Impulsu skaitanai noder T

trigers (trigers ar skaitanas ieeju). Tda trigera nosactais apzmjums dots44. zmjum. Turpat redzama ar trigera darbbas diagramma. Atirb no RStrigera, T trigeram ir tikai viena ieeja T. Katrs impulss, kas pienk aj ieej,prsldz trigeru pretj stvokl. Td izejas signla frekvence ir divas reizesmazka par ieejas signla frekvenci (trigers atgrieas iepriekj stvokl pc divuieejas impulsu saemanas).

44. zm. T trigers: a nosactais apzmjums; b darbbas diagramma

45. zm. D trigers: a nosactais apzmjums; b darbbas diagramma

D trigers (aiztures trigers) ir sinhronais trigers ar divm ieejm (45. zm.).Ieejai D tiek pievadti ieejas signli, bet ieejai C takta impulsi. D trigera izej


52/79

52

izveidojas tds pats signls, kds ir D ieej, tau trigera prslgans notiek nevisieejas signla pardans moment, bet nedaudz vlk pc krtj taktaimpulsa pienkanas. Tpc izejas signls attiecb pret ieejas signlu ir aizturts.

Ja ieejai C pievada tikai vienu takta impulsu, tad trigera izej pards tas patssignls, kds bija ieej takta impulsa pienkanas brd. Pc tam is izejas signlsvairs nemains. TpcD trigeru var izmantot informcijas glabanai, piemram,reistros (sk. 4.4. p.) un atmias iekrts (sk. 5.3. p.).

Plai izmanto ar universlo JK trigeru. Tas ir divpakpju sinhronais trigers.Pc darbbas principa JK trigers atgdina sinhrono RS trigeru (ieeja J strd tpatk RS trigera ieeja S, bet ieeja K k ieeja R). Tomr JK trigeram, atirb no RStrigera, nav neatauto ieejas signlu kombinciju ja signlu 1 pievada vienlaikusabm ieejm (Jun K), trigers prsldzas pretj stvokl, t.i., strd k T trigers.Pati prslgans notiek, izbeidzoties takta impulsam.

4.4. Skaittji, deifratori un reistri

Automtikas un skaitoanas tehnikas iekrts biei rodas nepiecieambasaskaitt impulsus. Td izmanto impulsu skaittjus. Vienkrko skaittja shmuvar izveidot, savienojot virkn vairkus T trigerus (46.zm.). Trigeru skaits irviends ar binr skaita krtu skaitu.

Pieemsim, ka trigeri prsldzas moment, kad izbeidzas ieejas impulss.Tda paba piemt divpakpju trigeriem. Pc pirm impulsa trigers D1 bsstvokl Q1 = 1, bet prjie paliks skotnj nulles stvokl (46.zm. b). Otrsimpulss atgriezs trigeru D1 stvokl Q1 = 0, bet izmaia izsauks trigera D2

prslganos. Td katrs nkamais trigers prsldzas ar divas reizes zemkufrekvenci.

46. zm. Binrais skaittjs: a shma; b darbbas diagramma

Aplkosim trigeru stvokus pc noteikta impulsu skaita, piemram, seu

impulsu pienkanas. No skaittja darbbas diagrammas redzams, ka pc sestimpulsa Q1 = 0, Q2 = 1, Q4 = 1. Ja saskaitsim etriniekus Q4, divniekus Q2 un


53/79

53

vieniniekus Q1, iegsim binru skaitli 110, t.i., 6 decimlaj skaitanas sistm.Ttad trigeru stvoku kombincija atbilst noteiktam ieejas impulsu skaitam. Pirmsskaitanas uzskanas visi trigeri jprsldz nulles stvokl. To var izdart, slaicgipievadot signlu 1 atgrieanas ieejm R.

Ne vienmr aplkot skaittja izejas informcijas forma ir rta tlkaiizmantoanai. T, piemram, var izrdties nepiecieams pievadt loiskvieninieka signlu kdai izejas iekrtai (relejam, gaismas diodei u.c.) pie noteiktaskaittja stvoka, bet citai iekrtai pie cita stvoka (t.i., pie cita saskaitto impulsuskaita).

Tdai informcijas prveidoanai izmanto iekrtas, ko sauc par deifratoriem.Deifratoriem ir vairkas ieejas un izejas. Parasti vieninieka signls ir tikai vien nodeifratora izejm (viss prjs izejs ir nulle). Ja izmains ieejas signlukombincija, vieninieka signls pards cit deifratora izej. Katrai ieejas signlukombincijai atbilst vieninieks vien noteikt izej.

Ja, piemram, 46.zmjum attlot impulsu skaittja izejm pieslgsimdeifratoru, tad pc katra saskaitm impulsa (kad izmainsies skaittja trigerustvoklis) vieninieka signls pries uz citu deifratora izeju. Piesldzot deifratoraizejm indikatorus (piemram, gaismas diodes), radsies iespja oti uzskatminoteikt pienkuo impulsu skaitu ja iedegsies ceturt gaismas diode, tad tasnozm, ka skaittjs ir saskaitjis etrus impulsus.

Ciparu automtikas shms plai izmanto paas iekrtas informcijasglabanai reistrus. Reistr var ierakstt kdu binru skaitli. is skaitlis reistrsaglabjas ldz brdim, kad to nomaina ar citu. Reistr glabjamo informciju

jebkur moment var nodot citai iekrtai. Parasti reistrs sastv no D trigeriem (uzkatra glabjam binr skaita krtu viens trigers), kuri prsldzas stvokos 0

vai 1, ierakstot informciju. Dareiz reistri dod iespju ar glabjamo informcijuprveidot, piemram, prbdt skaitli pa labi vai pa kreisi par vienu vai vairkmkrtm.

4.5. Ciparu-analogu un analogu-ciparu prveidotji

Palaik raoanas procesu automatizcijas iekrts visvairk izmantoinformcijas ciparu apstrdes metodes. Datoru izmantoana tds iekrts prasapirms informcijas apstrdes to prveidot ciparu form. Tas nepiecieams td, ka

daudzi automtikas iekrtu ieejas lielumi ir analogi (neprtraukti maingi) lielumi.Tdi ir, piemram, dens tvaika spiediens un temperatra, idruma lmenisrezervur, vrpstas rotcijas frekvence. Analogo lielumu prveidoanai c

elektronika book9

Documents