Сопротивление нагрузки Rн при работе изменяется, что вызывает изменение нагрузочного тока Iн.
Трансформаторы и вентили (диоды) имеют определенные величины активных сопротивлений Rтр и Rпр. На этих сопротивлениях происходит падение напряжения от тока Iн, приводящее к изменению напряжения на нагрузке Uн.
Внешняя характеристика выпрямителя Uн(Iн).
,
где Uхх – выпрямленное напряжение при Iн=0;
- среднее значение падения напряжения на сопротивлении диода в прямом направлении;
- среднее значение падения напряжения на активном сопротивлении вторичной обмотки трансформатора.
Внешняя характеристика определяет границы изменения нагрузочного тока, при котором выпрямленное напряжение не снижается ниже допустимой величины.
1 – выпрямитель без фильтра (характеристика нелинейна из-за Rпр);
2 – Выпрямитель с емкостным фильтром;
В режиме ХХ (Iн=0) выпрямленное напряжение равно амплитудному значению Umхх, а без фильтра – среднему значению.
Для однополупериодного выпрямителя
;
Для двухполупериодного -
.
При росте тока нагрузки кривая 2 падает более резко, поскольку падение происходит также за счет более быстрого разряда конденсатора на меньшее сопротивление, что снижает напряжение на нагрузке.
3 – Выпрямитель с Г-образным RC-фильтром. Дополнительное снижение напряжения вызвано падением напряжения на последовательно включенном резисторе Rф.
Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменный ток сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданный постоянный ток.
Трансформаторные БП
Схема простейшего трансформаторного БП c двухполупериодным выпрямителем
Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.
Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.
Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.
В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящему от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.
Передача дискретных сигналов.
Рисунок 1. Блок-схема стенда для исследования передачи дискретных сигналов через канал без/с помех (-ами).
Передача дискретных сигналов через канал без помех:
АМ
Рисунок 2. Сигнал на выходе кодера.
Рисунок 3. Сигнал на выходе модулятора с АМ.
Рисунок 4. Сигналы до модулятора (снизу) и после демодулятора (сверху).
ЧМ
Рисунок 5. Сигнал после модулятора с ЧМ.
ФМ
Рисунок 6. Сигнал после модулятора с ФМ.
ОФМ
Рисунок 7. Сигнал после модулятора с ОФМ.
Передача дискретных сигналов через канал с помехами:
ФМ
Рисунок 8. Сигналы до модулятора (снизу) и после демодулятора (сверху) при использовании генератора шума и ФМ.
АМ
Рисунок 9. Сигналы до модулятора (снизу) и после демодулятора (сверху) при использовании генератора шума и АМ.
ЧМ
Рисунок 10. Сигналы до модулятора (снизу) и после демодулятора (сверху) при использовании генератора шума и ЧМ.
ОФМ
Рисунок 11. Сигналы до модулятора (снизу) и после демодулятора (сверху) при использовании генератора шума и ОФМ.
Рисунок 12. Сигналы на выходе модулятора (снизу) и входе демодулятора (сверху) при использовании генератора шума и АМ.
,
- среднее значение падения напряжения на сопротивлении диода в прямом направлении;
- среднее значение падения напряжения на активном сопротивлении вторичной обмотки трансформатора.
;
.
