Присоединяйтесь к нам и мы всегда будем Вам рады!

Всех приветствую!

В предыдущем УРОКЕ 4 мы рассмотрели, что такое МОЩНОСТЬ, а также, РАЗНОСТЬ ФАЗ между ТОКОМ и НАПРЯЖЕНИЕМ. Сегодня мы рассмотрим, что же такое СОГЛАСОВАНИЕ, попытаемся понять — зачем оно нужно и, наконец, основные способы его схемотехнической реализации («Г-КОНТУР», «П-КОНТУР» и ТРАНСФОРМАТОР). Хочу, также, обратить внимание читателя на важность данного материала, связанную с тем, что каждому человеку, имевшему дело с приёмо-передающей техникой, приходилось сталкиваться с необходимостью СОГЛАСОВАНИЯ между АНТЕННОЙ, соединительным кабелем и приёмником (например, телевизором :) ) или передатчиком. Так вот, те люди, которые при установке телевизионных АНТЕНН не предавали значения СОГЛАСОВАНИЮ, зачастую, начинают задаваться вопросом: «почему у меня одни каналы показывают лучше, чем у соседа, а другие – хуже?» :) …Итак, УРОК 5.

Для того, чтобы понять что такое СОГЛАСОВАНИЕ и зачем оно нужно рассмотрим визуальный пример с детской качелей. Представьте себе, что Вы хотите максимально быстро и сильно (на относительно большую амплитуду) раскачать детскую качелю, затратив минимум собственных усилий…

kachelja

Для большей ясности процесса, исходя из аналогий, приведённых в предыдущих уроках, мы имеем: детскую качелю (маятник) – РЕЗОНАНСНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР, максимальное отклонение (АМПЛИТУДА) качели от вертикальной оси – АМПЛИТУДА НАПРЯЖЕНИЯ, сила с которой Вы тянете или толкаете подвижный рычаг качели – СИЛА ТОКА. Далее, хочу обратить внимание на то, что максимальная АМПЛИТУДА, с которой Вы можете раскачивать качелю, ограничивается длинной вытянутой руки! Переводя это на язык ЭЛЕКТРОНИКИ – мы имеем определённую (ограниченную) подводимую АМПЛИТУДУ НАПРЯЖЕНИЯ. Теперь, представьте себе, что Вы (как источник ЭНЕРГИИ) будете раскачивать качелю взявшись за её низ (максимальная длинна рычага). Очевидно, что в этом случае Вы получите далеко не максимально возможную АМПЛИТУДУ качания качели (ограничение вытянутой руки), а также, реализуете неполный запас возможностей собственной силы (СИЛЫ ТОКА). Из этого следует, что Вы как источник ЭНЕРГИИ не смогли передать её максимальное значение потребителю, а качеля, как потребитель, не смогла получить её максимум от Вас. Т.е., другими словами говоря – будет происходить потеря МОЩНОСТИ!

Если, же, Вы попытаетесь раскачивать качелю, взявшись за точку рычага, слишком близкую к верхнему креплению качели, то Вам, попросту, не хватит собственной силы для того, чтобы раскачивать качелю с максимальным вытягиванием руки. Т.е., в этом случае, Вы приложите максимум собственной силы (СИЛЫ ТОКА) для раскачивания качели, но будете проигрывать в АМПЛИТУДЕ колебаний, а значит, опять таки – и в попытке передачи максимальной ЭНЕРГИИ потребителю.

В то же время, среди всей длинны подвижного рычага качели есть именно то (единственное) место, взявшись за которое вы сможете избежать вышеизложенных недостатков, прикладывая максимальную силу в рамках максимальной АМПЛИТУДЫ. Именно в этом случае можно говорить о согласованности (СОГЛАСОВАНИИ) Ваших действий с возможностями потребителя ЭНЕРГИИ, т.е. Вашей максимальной отдаче ЭНЕРГИИ потребителю. Кстати, к разговору о РЕЗОНАНСЕ в КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ (УРОК 3), в данном случае, мы получим АМПЛИТУДУ колебаний качели больше, нежели АМПЛИТУДА приложенная человеком.

Хочу обратить внимание, что рассматривая каждый, из выше приведённых случаев, мы получим какие-то свои значения АМПЛИТУДЫ НАПРЯЖЕНИЯ и СИЛЫ ТОКА. Учитывая, что для каждого отдельно рассмотренного случая СИЛА ТОКА пропорциональна НАПРЯЖЕНИЮ (с увеличением приложенной СИЛЫ увеличивается и АМПЛИТУДА колебаний), то соотношение НАПРЯЖЕНИЯ к ТОКУ будет иметь какую-то свою постоянную, для каждого отдельного случая, величину (константу K=U/I), независящую от величины приложенной ЭНЕРГИИ, но зависящую от выбора точки (на подвижном рычаге качели) приложения ЭНЕРГИИ. Если, же, вспомнить ЗАКОН ОМА, то очевидным станет тот факт, что соотношение НАПРЯЖЕНИЯ к ТОКУ – это ни что иное, как СОПРОТИВЛЕНИЕ (R=U/I). Вот именно по этому, когда речь идёт о СОГЛАСОВАНИИ между источником и потребителем ЭНЕРГИИ, то подразумевается значение СОГЛАСУЮЩЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (входного и выходного СОПРОТИВЛЕНИЙ или ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ для высокочастотных соединительных кабелей).

Далее, хочу заметить, что я не просто так назвал вертикальное подвижное крепление качели рычагом. В принципе, думаю, что излишним будет объяснять, как изменяется прилагаемое усилие, в зависимости от величины плеча классического рычага (все знают, что такое лом и принцип его действия :) ). Так вот, можно образно сказать, что лом — это и есть ТРАНСФОРМАТОР. Теперь объясню поподробнее… ТРАНСФОРМАТОР (классический) – это устройство для выполнения трансформации подводимой МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА в отдаваемую, последующему потребителю, но, обычно, с уже изменёнными значениями НАПРЯЖЕНИЯ и с возможностью гальванической развязки между входом и выходом.

Математически, учитывая ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ, работа трансформатора (если не учитывать незначительные потери ЭНЕРГИИ, связанные с его не идеальностью) выглядит так: Pвх.=Pвых., поскольку P=U*I, то (для идеального трансформатора с двумя обмотками) мы получим: Uвх.*Iвх.=Uвых.*Iвых. Другими словами говоря, при попытке получить выше НАПРЯЖЕНИЕ (при той же МОЩНОСТИ) мы будем проигрывать, в результате, по ТОКУ и наоборот. Для расчёта выходного НАПРЯЖЕНИЯ, в таком ТРАНСФОРМАТОРЕ, действует правило: количество витков обмотки пропорционально НАПРЯЖЕНИЮ на ней (т.е., при одинаковом количестве витков входной и выходной обмоток выходное НАПРЯЖЕНИЕ будет равно входному). Но, несмотря на кажущуюся простоту расчётов, хочу отметить, что на самом деле, процесс расчёта первичной обмотки, такого ТРАНСФОРМАТОРА, довольно трудоёмкий, поэтому, при переделке силового ТРАНСФОРМАТОРА под свои нужды, обычно, первичную обмотку оставляют без изменений.

Дополнительно, хочу обратить внимание на то, что ТРАНСФОРМАТОР можно также назвать — устройством для СОГЛАСОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ, исходя из всего изложенного выше. Хотя, для СОГЛАСОВАНИЯ сигналов, относительно высоких частот, используют и другие реализации высокочастотных трансформаторов, например, таких как ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР.

В двух словах, это отрезок КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ с волновым сопротивлением R и длиной (с учётом его коэффициента укорочения) в четверть ДЛИНЫ ВОЛНЫ согласуемого сигнала. Вся хитрость заключается в том, что ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ на одном конце этого отрезка (R1) будет обратно пропорционально зависеть от ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ на другом (R2): R1=(R*R)/R2

И тут, хочу обратить Ваше особое внимание на то, что изложенное выше условие СОГЛАСОВАНИЯ будет выполняться только в узком, определённом параметрами ТРАНСФОРМАТОРА, участке ЧАСТОТ. На первый взгляд создаётся впечатление, что это накладывает определённые ограничения на область ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА, используемого этим ТРАНСФОРМАТОРОМ, но на самом деле, это позволяет выполнять СОГЛАСОВАНИЕ только на нужной нам ЧАСТОТЕ. Таким образом, мы получаем «два в одном» — СОГЛАСУЮЩЕЕ устройство и ЧАСТОТНЫЙ (РЕЗОНАНСНЫЙ) ФИЛЬТР.

Недостатком, выше изложенного метода, есть, например, нецелесообразность использования в диапазоне метровых волн. Ведь, абсолютно очевидна неэффективность использования больших (несколько метровых) отрезков кабеля, для СОГЛАСОВАНИЯ ВОЛНОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ между, например, двумя каскадами ВЧ усилителя или усилителем и АНТЕННОЙ. Чтобы избавиться от изложенных недостатков целесообразней, для выполнения СОГЛАСОВАНИЯ, использовать РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (L и C). Одним из распространённых способов реализации РЕЗОНАНСНОГО СОГЛАСОВАНИЯ есть, так называемый, «Г-КОНТУР» (или «Г» -образный контур). Такое интересное название этой схемотехнической реализации было получено, поскольку схема включения элементов L и C визуально напоминает букву «Г».

kontur

Хочу отметить, что для закрепления всего изложенного ранее материала, будет крайне полезным кратко рассмотреть принцип действия «Г»-КОНТУРА. Итак, как ранее упоминалось в УРОКЕ 4, существует два основных вида КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР и ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР (название определяет способ включения РЕАКТИВНЫХ компонентов C и L). Теперь, внимательно изучив схему «Г»-КОНТУРА представим, что будет, если СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕЗИСТОРА R будет ничтожно мало (т.е. его величина будет сводиться к паразитному СОПРОТИВЛЕНИЮ, вызванному не идеальностью компонентов схемы контура). Другими словами говоря, если заменить РЕЗИСТОР R проводником, то у нас получится, ни что иное, как схема ПАРАЛЛЕЛЬНОГО РЕЗОНАНСНОГО КОНТУРА, у которого на ЧАСТОТЕ РЕЗОНАНСА СОПРОТИВЛЕНИЕ стремится к максимальной величине, а вся накопленная контуром КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ будет РАССЕИВАТЬСЯ (как уже упоминалось в предыдущих уроках), исключительно, на паразитном СОПРОТИВЛЕНИИ или, как в нашем случае, исключительно на РЕЗИСТОРЕ R. Отсюда вывод, что подобным образом, мы выполняем процесс трансформации с большого СОПРОТИВЛЕНИЯ в низкое. Стоит отметить, что в приведённом выше примере, с увеличением паразитного СОПРОТИВЛЕНИЯ (или сопротивления РЕЗИСТОРА R) будет уменьшаться входное СОПРОТИВЛЕНИЕ. Другими словами говоря, если внимательно рассмотреть схему «Г»-КОНТУРА, то Вы заметите, что весь процесс можно описать, как подача сигнала на ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР (имеет на ЧАСТОТЕ РЕЗОНАНСА высокое СОПРОТИВЛЕНИЕ), а снятие – с ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА (имеет на ЧАСТОТЕ РЕЗОНАНСА наименьшее СОПРОТИВЛЕНИЕ). Используя приведённую схему в обратном направлении прохождения сигнала будет получен обратный процесс трансформации с низкого входного СОПРОТИВЛЕНИЯ (вход в ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР) в высокое (выходом будет ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР). В завершение осталось добавить пару слов о «П»-КОНТУРЕ. Он является, в своём роде, доработкой «Г»-КОНТУРА, путём добавления в «ХОЛОДНЫЙ КОНЕЦ» схемы ещё одного КОНДЕНСАТОРА. Это позволяет частично компенсировать РЕАКТИВНЫЕ составляющие НАГРУЗКИ, а также, в случае необходимости, оперативно перестроить КОНТУР (при использовании переменных или подстроечных КОНДЕНСАТОРОВ) в режим СОГЛАСОВАНИЯ с более высоким ВОЛНОВЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ на выходе. Что касается области использования «П»-КОНТУРА, то он очень часто используется в схемах радиолюбительских передатчиков для СОГЛАСОВАНИЯ высокого сопротивления выходного каскада передатчика с низким сопротивлением АНТЕННЫ, параллельно выполняя роль РЕЗОНАНСНОГО ФИЛЬТРА для очистки полезного сигнала от различных ГАРМОНИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ.

Ну вот, на сегодня, пожалуй, всё. В следующем УРОКЕ 6 перейдём к рассмотрению ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ приборов (ДИОДОВ и т. д.).

Пока что, всем желаю здоровья и творческих успехов! 73!

Оставить комментарий или два


WWW-Радио

Погода

Прогноз погоды в Киеве

Курсы валют

Межбанковские курсы валют

Опрос

Как Вам мой сайт?

Просмотреть результаты

Loading ... Loading ...

Архив по дате

Декабрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Ноя    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Инициативная группа вкладчиков и клиентов банк Форум SOS Анализ сайта Рейтинг@Mail.ru