Автономный инвертор напряжения

 

В автономном инверторе напряжения (АИН) источник питания работает в режиме источника напряжения.

Работу АИН рассмотрим на примере однофазного мостового преобразователя (рисунок 1.38).

Рисунок 1.38 – Схема автономного инвертора напряжения

Параллельно Е подключают С₀ большой емкости, который практически исключает пульсации напряжения при переключении тиристоров. Напряжение на активно-индуктивной нагрузке Z появляется при поочередном попарном включении тиристоров VS1,VS4 и VS2, VS3, которые управляются входными импульсами, поступающими от СУ.

С приходом управляющего импульса U_у1 открывается первая пара тиристоров VS1,VS4 и закрываются ранее открытые тиристоры VS2, VS3, а на нагрузке Z_н появляется напряжение положительной полярности, равное э.д.с. Е источника питания. Появление следующего управляющего импульса U_у2 приводит к отпиранию VS2, VS3 и запиранию VS1, VS4. Возникающее при этом напряжение, равное Е на нагрузке Z_н, имеет отрицательную полярность (рисунок 1.39). Т. о. в АИН напряжение на Z_н имеет прямоугольную форму.

При переключении тиристоров ток i_н не может изменяться скачком, поэтому он некоторое время сохраняет свое направление, плавно уменьшаясь до нуля, и только потом меняет свое направление на обратное.

Рисунок 1.39 – Временные диаграммы АИН

Автономный резонансный инвертор (АРИ) применяют для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение повышенной частоты (10³ - 10⁵ Гц), используя в схеме резонансный контур. В данном разделе не рассматривается.

 

РАЗДЕЛ 2 ЭЛЕМЕНТЫ ИМПУЛЬСНОЙ И ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ

 

2.1 Импульсный способ представления сигналов информации

В современной радиоэлектронике используют два основных способа представления и обработки сигналов информации: аналоговый и импульсный (цифровой).

Аналоговый сигнал информации непрерывен во времени и c той или иной степенью точности соответствует реальному физическому процессу в реальном масштабе времени. Так, изменение температуры окружающей среды происходит непрерывно, измеритель температуры так же непрерывно отражает этот процесс. Все сигналы информации естественного происхождения – аналоговые. Устройства обработки аналоговой информации, такназываемые аналоговые вычислительные машины (АВМ), решают специальные задачи, связанные с дифференцированием или интегрированием аналоговых величин, а также дифференциальные и алгебраические уравнения, выполняют математическое моделирование физических процессов и другие функции.

Развитие интегральной схемотехники привело к созданию технических средств высокой точности и универсальности, позволяющих обрабатывать сигналы информации, предварительно преобразованные в импульсный (цифровой) вид. Формально такой способ обработки информации намного сложнее аналогового. Так, основная микросхема для воспроизведения с помощью лазерного луча цифровой записи звука содержит 100 тыс. транзисторов, а усилитель записи, представленной в аналоговом виде на обычной грампластинке, содержит 10-20 транзисторов.

Известно несколько способов представления аналоговой величины в импульсном виде. Изменение во времени некоторой аналоговой величины U (t), например температуры среды, показано на рисунке 2.1, а. При анализе мгновенных значений U (t)вмоменты t₁, t₂, t₃, … эту функцию можно представить в виде:

· последовательности импульсов U₁, амплитуда которых пропорциональна мгновенным значениям U (t)(рисунок 2.1, б);

· последовательности импульсов U₂ постоянной амплитуды, длительность которых пропорциональна мгновенным значениям U (t)(рисунок 2.1, в);

· пакетов импульсов U₃, количество которых в каждом пакете пропорционально мгновенным значениям U (t)(рисунок 2.1, г);

· последовательности импульсов U₄, частота повторения которых пропорциональна мгновенным значениям U (t) (рисунок 2.1, д).

Таким образом, информация об аналоговой величине содержится в одном из параметров импульсной последовательности. Такое представление аналоговой величины отражает ее не полностью, так как часть информации теряется. Например, неизвестно, как ведет себя аналоговая величина в интервале времени между выборками (моменты t₁, t₂и т. д.). Однако эти потери могут быть уменьшены увеличением частоты обращений, т. е. более частым анализом аналоговой величины.

Устройства, преобразующие аналоговые величины в импульсный (цифровой) вид, называют аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), а устройства обратного преобразования – цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП).

Основой каждой периодической импульсной последовательности (рисунок 2.2) является импульс прямоугольной формы, который характеризуется амплитудой U_m и длительностью τ_и, а также длительностями фронта τ_ф и среза τ_ср и спадом вершины ∆U. Дополнительными параметрами являются частота ƒ_и, период следования Т_И импульсов и их скважность Q,

 

Рисунок 2.1 – Разновидности импульсного представления сигнала информации (а–д)

Рисунок 2.2 – Периодическая последовательность прямоугольных импульсов и cпектры одиночного прямоугольного импульса (а) и импульсной последовательности (б)