沙沙小小囡
课题名称四柱压力机的设计(电子控制) 姓 名 陈晨 学 号 060503350715 专 业 机电一体化 班 级 06机电 指导老师 曹晓冶 2009年 03 月目录1. 课题- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -12. 课题简介 技术要求及设计参数3. 油压机的介绍4.设计前油压机是电机厂的专用设备。5.油压机的总体结构及油压机压制工安全操作规程。6.总体设计对液压缸的要求7.液压缸的密封8.油缸的缓冲和排气9.液压控制原理图及油器和阀类压力顺损失分析10.电控设计11.课程总结12.设计总结13.参考资料14.毕业实习报告 一. 设计课题 四柱液压机二. 课题简介 具体要求及主要参数四柱压力机为中型油压机。一般用于成型压力机针对电机厂压轴的要求进行设计。利用液腔、电控装置采用四轴单缸散梁的 结构,力求工作平稳效率等、操作方便。具体要求、主要参数。1. 四柱式下压结构、活动横梁上下运动,为方便于吊梁起见,有手动小车及卸载导轨。2. 压机公称压。40吨3. 活动横梁行程。600mm4. 活动横梁下行速度。17mm/s5. 电机效率。7.5kw左右6. 活动横梁返回速度。50mm/s7. 油缸公称压力 P=250kgf/cm8. 选用10YcY14-1。柱塞变量泵 三. 油压机的介绍油压机由主机及控制机构两大部分组成。油压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下,通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换,调节和输送,完成各种工艺动作的循环。油压机是电机厂的专用设备,是将转子的轴压进转子中。(1)油压机的分类 利用帕斯卡定律制成的利用液体压强传动的机械,种类很多。当然,用途也根据需要是多种多样的。如按传递压强的液体种类来分,有油压机和水压机两大类。水压机产生的总压力较大,常用于锻造和冲压。锻造水压机又分为模锻水压机和自由锻水压机两种。模锻水压机要用模具,而自由锻水压机不用模具。我国制造的第一台万吨水压机就是自由锻造水压机。油压机按结构形式现主要分为:四柱式油压机、单柱式(C型)油压机、卧式油压机、立式框架油压机等。(2) 油压机的用途 主要分为金属成型液压机、折弯液压机、拉伸液压机、冲裁液压机、粉未(金属,非金属)成型液压机、压装液压机、挤压液压机等(3) 油压机工作原理 液压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式. 液压装置是由液压泵,液压缸(液压马达等执行机构),液压控制阀和液压辅助元件 液压泵:将机械能转换成液压能的转化装置. 液压缸(液压马达等执行机构):将液压能转化为机械能. 控制阀:控制液压油的流量,流向,压力,液压执行机构的工作顺序等及保护液压回路作用.讲的通俗一点就是控制和调节液压介质的流向,压力和流量.从而控制执行机构的运动方向,输出的力或力矩.运动速度.动作顺序,以及限制和调节液压系统的工作压力,防止过载等作用(如单向阀,换向阀,溢流阀,减压阀,顺序阀,节流阀.调速阀等) 辅助元件:1、油箱:用来储油,散热.分离油中空气和杂质作用 2、油管及油管接头 3、滤油器 4、压力表 5、密封元件四. 设计前油压机是电机厂的专用设备。 为了更好的地完成设计课题。我们多次前往南通电机厂实地参观参考仔细了解了工作全过程。1. 活动横梁起动,并以17mm/s速度下行。2. 当活动横梁压入转子时,吨位加大导致转子的轴压入转子。3. 到位后,活动横梁速度为零。瞬间的停止谓之保持状态。4. 活动横梁回程运动,以吨位50mm/s速度上行,完成一个工件的工作过程。另外,我们也对其他压力机有了较为详尽的了解参阅有关情报资料,为设计油压机打下基础。五.油压机的总体结构及油压机压制工安全操作规程。油压机一般有主体(主机)操作系统及泵站等三大部分组成。泵站为动力源,供给液压机各执行结构以及控制机构予以高压液体。操作系统属于控制结构,它通过控制工作液体流向来使各执行机构按工艺要求完成应有的动作,本体为液压机执行机构。总体布局:按照工艺要求,液压机三面须留有1米的观察空间,以观察工件的渗透情况。根据此要求,泵站布置在距主机1米处,油管从上面横跨于主机于液压站之间高度大于2米油管安装应设置支架。液压站上压力表应正对操作者安装,便于观察。外购件油压缸安装时也要避开此空间。在主机的一面安装有工作台等高的相互垂直的输送滚道,用于减轻工人的劳动强度,提高劳动生产率。液压站和邮箱为一体,方便于散热、液压站应安装在通风良好之处。电气控制盒的安装应便于操作工人的操作。 油压机压制工安全操作规程: 1.操作者应熟悉油压机的一般性能和结构,禁止超负荷使用。 2.使用前,应按规定润滑加油,检查高压泵、压力表、各种阀、密封圈等是否正常。 3.开机前,应检查模具是否配套,料重是否符合要求,称料工具是否准确。 4.压制时,摸具必须放在垫板中心位置,禁止偏心使用。每班开机前,试压后,应检查一次模具是否有裂损。 5.多人操作时,要有专人开机,相互协调配合。 6.严禁将手,头置于模具与压头之间。 7.工作完毕,应将压制品、工具、模具整理好并放到指定地方。六.总体设计对液压缸的要求要求油缸竖直放置,并与上横梁固定。活塞杆上下运动。活塞杆行程达600mm。总体设计还要求缸筒与端盖固定。结构尽量减少。这样子以不产生油压机头重脚轻的弊病使其整体结构美观。液压缸的作用在于把液体压力能转换为机械能。液压缸通常分为柱塞式、活塞式盒差动柱塞式三种。按运动方式分为推力油缸,摆动油缸,利用油液压力推动缸中活塞正反方向运动的油缸,称“双作用油缸”其中常用有双活塞式、齿条活塞式及伸缩套简式。根据设计要求,泵用双作用单活塞杆式油缸。这种油缸的特点在于活塞两端的有效面积不等,而构成的密封容积腔的大小不同。如果以相同流量的压力油分别进入左腔盒右腔。活塞移动的速度盒进油腔的有效面积成反比,也就是说油液进入有效面积大的一端速度来得小,而相反,油液进入有效面积小的一端速度却要快些。由此得出结论:活塞上产生的最大推力与进油腔的有效面积成反比。七.液缸的密封油缸中的压力油可能通过固定部件的联接处及相对运动部件的配合处渗漏,渗漏使液压缸的容积效率降低盒油液发热外泄露还会污染工作场所。泄露严重时会影响液压缸的 工作性能,甚至使液压缸不能正常工作。所以必须采用密封装置。而且,密封装置还有防止空气和污染物侵入的作用。密封性能的好坏直接影响油缸的性能和效率。要求密封性能在一定工作压力下具有良好性能。具有能随压力升高自动提高,使泄露不致用压力升高而显著增加,还要求密封装置造成的摩擦阻力小,不使相对运动的零件卡死,或造成运动不均匀现象。此外,还要求密封件有良好的耐磨性,即保证足够使用寿命。密封件与液压缸有良好的相合性,结构简单。对设计的液压缸中,活塞与活塞杆处,上端盖与缸筒导向套与缸筒接触处均导用O型密封圈。因为它与基面油液有良好的相合性,结构简单,密封性能好,摩擦力小,它的摩封性能随压力的增加而提高。缺点是当压力较高时,或者沟槽选择不当时,密封圈易被挤出而造成磨损。因此,在设计中,我在O型密封圈侧面放置挡圈。O型密封圈安装时,要有一定的预压缩量。(本液压缸采用20*机油)对于活塞与缸筒导向套盒活塞杆的密封采用Y型密封还是V型密封圈。从密封圈的摩擦阻力看,V型密封圈的摩擦阻力,比Y型大得多,从密封圈结构看,V型密封圈由支承环、密封环、压环三部分叠合而成。而Y型密封圈结构较简单,因此,本液压缸采用“Y”型密封圈。“Y”型也是随压力增大而域压愈紧。密封圈用聚氨酯浇注模压而成,能耐油、耐磨、耐高压。八.油缸的缓冲盒排气当油缸带动质量较大的移动部件以较快速度运动时。因为惯性力较大。具有很大的动量,使行程终了时,活塞与缸盖发生撞击,造成液压冲击盒噪音,引起破坏性事故或严重影响精度,为此,大型高速高精度的油缸常带有缓冲装置。氧化物。腐蚀液压装置的零件,为了及时排除积存在油缸内的空气,油液最好从油缸的最高点进入和引出。要去高的油缸,常在油缸两端分别装一只排气塞。本油缸,行程较短,速度不太高,它是转子压轴专用,目的是将转子的轴压入转子,靠轴上和压轴肩限位,到位以后,压不动为止。基于以上原因,这台油压机的设计,缓冲装置和排气阀没有采用。 九.液压控制原理图及速回油路和阀类损失分析1. 液压系统工作原理如图(见第 页). 原理简析:液压系统中有两个泵,泵是一个高压,大流量恒功率的变量泵。最高工作压力为315kgf/cm2。其压力通过远程调压阀国定。辅助泵2是一个低压小流量的定量泵,主要用以供给电磁阀,液动的控制压力油,其压力由溢流阀22调整。<1>主缸运动①下行压制按下按钮电磁阀YA通电,电磁阀18处于右座,泵2供油径18至液动阀17,17在液控压力油的作用下处于送至单向阀14,然后送至主缸上腔,而主缸下腔的油径单向顺序阀<11.1>组合从17右位至单向阀15然后回到上腔因滑块自重快速下行而造成的上腔真空。②保压当主缸上腔的油压达到预定值,压力继电器16发出信号,使电磁铁YA1断电,阀18回复中位,于是阀17失去控制,油压力17也回复中位,此时,油缸上,下腔油路都被封闭。③泄压回程保压过程结束时间继电器发生信号使电磁铁YA2通电,<当定程压制时,由行程开关SQ2发信号>使电磁铁18处于左位控制回程由泵2油提供的压力油径18左位送至17,使17处于左位泵与供油径17的右位送至主缸下腔,而上腔的通过液控单向阀14流至17,然后回到油箱。④停止当按下电控系统的停止按钮(定位状态时,挡铁压下行程开关SQ1)电磁铁YA2断电主缸被阀17所紧(17已回复中位)停止运动,回程结束,此时,应将溢流阀的压力值调大,以防止活塞滑块因自重而下滑11.12组成单向顺序阀,此处作为平衡回路。<2>顶处缸① 顶出按下启动按钮YA3通电吸和,电磁阀19处于左位,泵2供油径19的左位至20,使液动阀20处于左位,则泵5供油从20的左位送至顶出缸下腔,而其上腔的油径20的左位回到油箱。② 退回YA3断电YA4吸和,油路换向,顶出缸活塞下降。2. 速回油路和阀类压力损失分析根据液压原理图和速回油路管道及阀类元件的压力损失,液压系统的压力损失是:(1) 管路系统的压力损失因为实际液压系统中,其管道往往是一般一段的直管。通过一定方式连接。此外,为了控制、测量和其他需要,还要在管道上安装控制阀和其他元件。这样除了y沿程损失外。液体流过各接头、阀门等局部时会产生撞击,漩涡流等现象,导致一定的能量损失。(2) 进油路压力损失(3) 阀类的局部压力损失 根据液压系统进行分析,经对此获知总压力损失与原假设总压力损失相差不大。因为液压缸的工作压力与假设最大工作压力相差不大,所以不必对泵设计进行修正。十.电控设计可编程序控制器的设计1.PC的概述 PLC使在传统的继电器—接触器控制的基础上,总结先进的微机技术发展起来的新型工业控制装置。PLC把计算机的功能完善通用,灵活的特点与继电接能控制的简单,直观价格便宜等特点结合起来,形成以微机技术为核心的电子控制设备。 PLC接受由操作面上的按钮开关,选择开关,数字开关等给出的主令输入信号及表示设备状态的限位开关光电开关等。传感器送来的输入信号。去控制如电磁阀,马达,电磁离合器等驱动性负载及指示灯,数字显示器性负荷。 PC使一种小类的可靠性极高的智能控制工具,是各种自动控制系统中的核心部件。小电磁阀,导向阀等小型负载可由可编程控制器直接驱动,而三相马达。大容量电磁阀等大负载则需要通过接能器或中间继电器的驱动。可编程控制器的内部结构。 PC采用以微型计算机为核心的电子线路。它可等效地看成普通继电器定时器计时器等组成的综合件。 PC中的输入继电器由接通输入端的外部开关来驱动。 PC中的输出继电器除提供外部输出接触点外,还有多种内部辅助点供编程使用。 PC的内部部件还有: 定时器(T) 计算器(C) 辅助继电器(M) 状态寄存器(S)功能块线圈(F)等,这些元件都有许多供编器,使用的 常开触头和常闭触头,可在编程控制器内部使用,机型选择:F系列可编程控制器是输入输出点数12~120点的 小型专用,可编程控制器,具有优异的技术性能,尤其突出了容易操作和方便应用的 特点,考虑本设计中将用到将近30个输出接点,我们选择F—30MR(共30个 点)输入输出元件号,输入继电器401—407,410—413,11点500—503,510 5点输出继电器 基本单位430—437 8点450—451 2点 400特殊辅助继电器(本设计所需的)M71 初始化脉冲M574 禁止状态转移2.本设计PC控制的具体运行情况(一)工作方式 1.调整(点,动) 2,手动 3,单循环 4,自动(二)输入输出点安排1,旋钮开关(规范选择)调整*500 手动*501单循环*502 自动*5032.现场器件(按钮)输入点:SQ3(顶缸上限接近开关)*401 SQ4(顶缸下限接近开关)*403 SB6(主缸下行起动开关)*404 SB7(主缸上行启动开关)*404 SP(压力继电器)*407SQ1 (主缸上行接近开关)*410SQ2(主缸上行接近开关)*411SQ8(顶缸顶出起出开关)*412SB9(顶缸退回开关)*413SB3(PC停止开关)*402SB4(PC传动开关)*510 输出点: YA1(电磁铁KA1)Y430 接显示灯 Y434 YA2(电磁铁KA3) Y431 Y435 YA3(电磁铁KA4) Y432 Y436 YA4(电磁铁KA5) Y433 Y437 KT1 T450 KT2 T451三.整体程序机构图 四.操作面板五.各部分程序及说明 1.主控程序的设计(见PC图) 主控程序包括以下程序:(1) 状态的初始化程序。(2) 状态的转移起劲。(3) 状态的转移禁止。(1) 初始化说明当开机第一个扫描周期,MT1即对S600复位,做好状态传递的准备。单循环状态时,X502即对S600复位。当PC处于调整(X500)手动状态(X501)将600复位。当PC位调整及手动状态时或开机后一个工作周期,可利用功能指令将S601~S606全部复位。(2) 转移启动说明当按下启动按钮X405时,中间继电器M100接通、执行转移启动命令,PC运行一个周期,单周期传送停止。 (3) 状态转移禁止说明 当按下停止按钮X402,特殊辅助继电器M574指定用于禁止状态转移。所有状态转移均被禁止。同样在调整手动状态下禁止状态转移。只有当手动,调整复位后再按启动按钮使M101产生脉冲解除禁止。当PC运行单循环和自动时,按停机按钮,M574自锁,停止在当前过程,当按循环启动按钮时,从该过程开始动作。2. 调整及手动程序设计(见PC图纸)说明:(1)无论在调整还是手动状态,程序执行跳转指令CTP700~E3P700间的内容。(2)当手动时,输出Y430~Y433均执行自锁功能。3. 单循环及自动循环程序设计(1) 功能图(2) (3) 程序图(见PC图纸)依照梯形图(见A2图纸PC控制梯形图)设计整体程序如下:1. LD M712. OR X5023. S S6004. LD X5005. OR X5016. R S6007. LD X5008. OR M719. OR M7110. OUT F67111. K 60112. OUT F67213. K 60614. OUT F67015. K 10316. LD X51017. OUT M10018. LD X51019. PLS M10120. LD X40221. OR X50022. OR X50123. OR M7124. OR M57425. ANT M10126. OUT M57427. LDI X50028. ANI X50129. CJP 70030. LD X50131. AND Y43032. OR X40433. ANI X41134. ANI Y43135. OUT Y43036. LD X50137. AND Y43138. OR X40539. ANI Y41040. ANI Y43041. OUT Y43142. LD X50143. AND Y43244. OR X41245. ANI X40146. ANI Y43347. AND X41048. OUT Y43249. LD X50150. AND Y43351. OR X41352. ANI X40353. ANI Y43254. AND X41055. OUT Y43356. EJP 70057. STC S60058. AND X41059. AND X40360. AND M10061. S S60162. STL S60163. OUT Y43064. OUT Y43465. LD X40766. S S60267. LD X41168. S S60369. STC S60270. OUT T45071. K 6072. LD T45073. S S60374. STC S60375. OUT Y43176. OUT Y43577. LD X41078. S S60479. STC S60480. OUT Y43281. OUT Y43682. LD X41083. S S60884. STC S60585. OUT T45186. K 30087. LD T4588. S S60689. STC S60690. OUT Y43391. OUT Y43792. LD X40393. AND X50294. S S60095. LD X40396. AND X50397. S S60198. RET99. END十二.课程总结 通过这次毕业设计。我学到了平时在课堂学不到的知识。培养了我们灵活运用所学知识,时一次综合性的实践过程。不仅提高了 我们的动手实践能力。还使我进一步提高了分析和解决工程技术。问题的能力,进一步掌握了设计程序,规范和方法,树立正确的设计思想(安全第一,制造容易,使用方便,外形美观)。从而巩固、扩大、深化了所学的基本理论。基本知识和基本技能,提高了制图、计算、编写说明书的能力以及正确使用技术资料、标准手册等工具书籍的能力。 在整个设计过程中,我一直保持着严肃认真,一丝不苟和实事求是的工作之风。这次我设计的是油压机中油缸部分,由于对这方面知识掌握得还不十分充足,所以设计中若有错误和不妥之处,务必请指导老师批评指正,以使得我能够进一步完善油缸设计方案。
北京陆少
三极管的工作状态与应用论文【1】
摘 要:半导体三极管是电子电路的重要元件,它在不同的外部条件下表现出不同的工作状态,从而具有多种不同的功能,因此得到了广泛的应用。
本文主要阐述了三极管的工作状态及其在不同状态下的应用。
关键词:三极管 工作状态 应用
半导体三极管是电子电路的重要元件,它在不同的外部条件下表现出不同的工作状态,从而具有多种不同的功能,因此得到了广泛的应用。
1 三极管的工作状态
三极管在电路中一般表现出三种工作状态:截止状态、放大状态和饱和状态。
1.1 截止状态
当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压时,基极电流为零,三极管处于截止状态。
实际上为了使三极管可靠地截止,常使UBE≤0,此时发射结和集电结均处于反向偏置状态,[1]集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。
1.2 放大状态
当三极管的发射结正向偏置,且加在发射结的电压大于PN结的导通电压,集电结反向偏置时,三极管处于放大状态。
这时基极电流的微小变化,会引起集电极电流的较大变化,三极管具有电流放大作用。
1.3 饱和状态
当三极管的发射结正向偏置,且加在发射结的电压大于PN结的导通电压,集电结也正向偏置时,三极管处于饱和状态。
这时基极电流较大,集电极电流也较大,但集电极电流不再随着基极电流的变化而变化,三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,相当于开关的导通状态。
2 三极管不同状态下的应用
2.1 三极管放大状态下的应用
三极管处于放大状态时具有电流放大作用,利用这一特点,三极管常用在模拟放大电路中。
三极管对小信号实现放大作用时,基本放大电路有三种不同的连接方式:共发射极接法、共基极接法和共集电极接法。
在共发射极接法中,常用的放大电路有固定式偏置电路、分压式偏置电路和带有射极电阻的固定式偏置电路。
固定式偏置电路静态工作点不太稳定,受温度的影响,输出信号容易产生失真,故在实际中常采用分压式偏置电路以稳定静态工作点。
电路如图1所示。
共发射极接法放大电路因其电压放大倍数比较高,而得到广泛的应用,在多级放大电路中,多用作中间级。
在共集电极接法中,负载接在发射极,输出电压从发射极输出,因此,叫射极输出器。
因输出电压与输入电压同相,输出信号跟随输入信号的变化而变化,因此,射极输出器又称为射极跟随器或电压跟随器。
射极跟随器的电压放大倍数略小于1,没有电压放大作用,但有一定的电流放大作用和功率放大作用。
在多级放大电路中,射极输出器作为输入级可减轻信号源的负担,作为输出级可提高放大电路的带负载能力,作为中间级起阻抗变换作用,使前后级共发射极放大电路阻抗匹配,实现信号的最大功率传输。[2]
在共基极接法中,交流信号从发射极输入,从集电极输出。
该电路没有电流放大作用,但具有电压放大作用,而且其频率特性比较好,一般多用于高频或宽频带放大电路及恒流源电路。
2.2 三极管截止和饱和状态下的应用
三极管处于截止状态时相当于开关的断开状态,处于饱和状态时相当于开关的导通状态,利用这种开关特性,三极管常用在数字电路中。
在稳定状态下,三极管只能工作在饱和区或截止区,它的输出端要么处于高电位,要么处于低电位,即要么有信号输出,要么无信号输出。
实际应用时,由于三极管需要频繁地在断开和闭合状态之间进行切换,因此为了提高开关速度,常使三极管工作在浅饱和区状态。
三极管的开关特性常见的具体应用有:用于彩色电视机、通信设备的开关电源;用于驱动电路,驱动发光二极管、蜂鸣器、继电器等器件;用于彩色电视机行输出管;用于开关电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路、低频功率放大电路、电流调整等;在冶金、机械、纺织等工业自动控制系统中,光电开关可作指示信号,指示加工工件是否存在或存在的位置。[3]
开关三极管因其寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点,得到越来越广泛的应用。
掌握了三极管的各种工作状态,了解了三极管的基本应用,在分析和设计更复杂电路时,就能灵活运用。
参考文献
[1] 袁明文,谢广坤.电子技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2013:11.
[2] 李仁华,冯�.电子技术[M].北京:北京理工大学出版社,2010:44.
[3] 于敏,李闽.三极管开关特性探讨[J].硅谷,2012(1):24.
晶体三极管在不同工作状态下的应用【2】
【摘 要】本文提出了晶体三极管的在不同工作状态下的分类和特性,并指出如何根据晶体三极管的不同工作状态时的作用进行实际应用,从而增强学生对晶体三极管的工作状态的了解,提高学生分析和解决问题的能力。
【关键词】非线性器件;导通角;正向偏置;反向偏置
1.引言
晶体三极管是电子电路中非常重要的元器件,每一种电子电路几乎都离不开它。
它是一种非线性器件,在不同的外部条件下会呈现出不同的工作状态。
在实际应用时,可根据它的不同工作状态应用到不同的电子电路中,从而有效地发挥它的作用。
为了更好地在电路中发挥晶体三极管的作用就要掌握不同工作状态下它的分类和特性,这样不但有利于很好地应用晶体三极管,而且有利于学习和掌握电路的基本知识,这样在分析和设计电路时就会得心应手,避免出现错误。
2.晶体三极管在不同工作状态下的分类
晶体三极管是有源器件,它在电路中工作时,要在它发射结和集电结施加不同的偏置电压。
而根据它的基极和集电极偏置电压的不同,晶体三极管呈现不同的工作状态。
此时可把晶体三极管的工作状态划分成不同的区域。
即如果发射结正向偏置、集电结反向偏置,晶体三极管工作在放大区;如果发射结正向偏置、集电结正向偏置,晶体三极管工作在饱和区,如果发射结反向偏置或零偏、集电结反向偏置,晶体三极管工作在截止区。
晶体三极管工作在饱和区和放大区时都说明它是导通的,放大器在信号的一个周期内的导通情况可用导通角来衡量。
放大器的导通角用θ来表示,定义为晶体三极管一个信号周期内导通时间乘以角频率ω的一半。
根据放大器导通角的不同可晶体三极管放大器分为甲类、乙类、丙类、丁类等放大器。
3.各类放大器的特性和应用
3.1 甲类放大器
当晶体三极管放大器的静态工作点设置在放大区时,即发射结正向偏置、集电结反向偏置时,放大器工作在放大状态。
此时,在输入信号的整个周期内,晶体三极管都是导通的`,导通角θ为1800,此时晶体三极管放大器称为甲类放大器。
其工作波形如图a所示。
它的工作特性是:静态工作点电流比较大,非线性失真小、管耗大、效率低、输出功率小。
甲类放大器有电压放大的作用,可应用到电压放大和小功率放大电路中。
另外由于它的失真小,所以在宽带功率放大器中,晶体三极管也工作在甲类状态,但由于它的效率低、输出功率小,不能满足功率放大器对输出功率的要求,所以常采用功率合成技术,实现多个功率放大器的联合工作,获得大功率的输出。
3.2 乙类放大器
当晶体三极管放大器的静态工作点设置在截止区时,如果信号为正时三极管导通,信号为负时三极管截止。
即三极管在信号的半个周期导通,导通角θ为900,此时放大器为乙类放大器,它放大的信号缺少半个周期,是失真的。
但是在乙类互补推挽放大电路中,用两个互补的三极管轮流推挽导通就可以弥补这种失真的不足,从而输出完整的信号波形,电路如图b所示。
乙类放大器由于管耗小,效率大大提高。
3.3 甲乙类放大器
在实际功率放大电路中,由于晶体三级管发射结存在导通压降,所以在乙类互补功率放大器中,由于V1、V2管没有基极偏流,静态时两个管的发射结偏置电压为零。
当输入信号小于晶体管的死区电压时,管子仍处于截止状态。
因此,在输入信号的一个周期内,两个晶体三极管轮流导通时形成的基极电流波形在过零点附近一个区域内出现失真。
即在两管输出波形的交接处存在失真,这种失真称为“交越”失真。
这时需要在两个晶体三极管的基极加上等于发射结导通压降的电压,使两个晶体三极管均处在微导通状态,两管轮流导通时,交替得比较平滑,这样就消除了交越失真。
电路如图c所示。
3.4 丙类放大器
当导通角θ小于900时,晶体三极管放大器称为丙类放大器。
丙类放大器又因工作状态的不同可分为欠压、临界和饱和三种工作状态。
当放大器工作在放大区和截止区时为欠压状态,如果晶体三极管工作刚好不进入饱和区时,则称为临界工作状态。
晶体三极管工作进入饱和区时为过压状态。
三种状态时集电极输出的波形分别为尖顶余弦脉冲、略微平缓的余弦脉冲和顶端凹陷的余弦脉冲。
由于这几种余弦脉冲都可以分解出基波分量和各次谐波分量,又由于谐振回路具有滤波作用,晶体三极管放大器的输出电压仍为没有失真的余弦波形。
所以丙类放大器可和谐振回路共同构成丙类谐振功率放大器或丙类倍频器。
丙类放大器工作在欠压状态时,放大器输出功率小,管耗大,效率低。
工作在过压状态时,放大器输出功率较大,管耗小,效率高。
工作在临界状态时,放大器输出功率大,管耗小,效率高。
3.5 丁类放大器
丙类放大器可以通过减小电流导通角θ来提高放大器的效率,但是为了让输出功率符合要求又不使输入激励电压太大,导通θ就不能太小,因而放大器效率的提高就受到了限制。
丁类放大器的导通角也是900,但是丁类放大器工作在饱和或截止状态。
由于三极管工作在饱和状态时集电极电流ic最大,但集电极和发射极之间的电压uce最小。
三极管工作在截止状态时集电极电流ic最小,但集电极和发射极之间的电压uce最大。
所以丁类放大器在工作时,ic和uce的乘积最小,理想情况下它们的乘积可接近于零。
在积分区间不变时,即导通角θ不变时,ic和uce的乘积越小,晶体管集电极的耗散功率起小,晶体管放大器集电极的效率就越高,输出功率就越大。
因此,在这两种状态时集电极损耗很小,三极管的效率高,即丁类放大器的效率比丙类放大器要高。
3.6 振荡电路中的放大器
晶体三极管放大器在具体电路中应用时,可以不单单间工作在一种工作状态。
有时会根据电路的要求,在设计时,当电路中的输入信号发生变化时,放大器的工作状态也发生变化,从而满足电路的实际要示。
比如在振荡电路中,起振时,电路工作于小信号状态,即三极管工作在甲类状态,因此可将振荡电路作为线性电路来处理,用小信号等效电路求出振荡环路的传输系数。
随着振荡幅度的增大,输入信号的幅度也越来越大,放大器的工作由线性状态进入非线性状态,再加上电路中偏置电路的自给偏压效应,使得晶体管的基极偏置电压随着输入信号的增大而减小,这样使三极管的工作状态进入乙类或丙类非线性工作状态,相应的放大倍数随之减小,直到振荡进入平衡状态。
在振荡电路的起振到平衡的过程中,电路由小信号工作到大信号工作,放大器的工作状态也由甲类、乙类过渡到丙类,从而满足了振荡电路对放大器的要求。
这正是放大器各种工作状态的很好的应用。
4.结束语
总之随着放大器的进一步研究和应用,其分类也越来越多,应用也越来越广泛。
现在又出现了效率比丁类放大器还高的戊类放大器。
在实际电路中,要根据电路对放大器的要求来选用放大器的不同状态。
比如电压放大时要求电压放大倍数要高,就要选用电压放大器。
功率放大时就要选择功率放大倍数高的功率放大器。
在输入信号频率不同时,还要考虑电路中的参数与信号频率的关系。
只有掌握了放大器的各类状态,才能很好地把知识应用到实际电路中。
参考文献:
[1]胡宴如.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2004:95-97.
[2]胡宴如.高频电子线路[M].高等教育出版社,2004:35-37,65-66.
Charles2Lillian
很多朋友对光电开关比较陌生,实际上它在我们日常生活中应用很广泛,比如住宅或商业楼房中的烟雾报警器,还有银行或商场的防盗报警器等都是利用光电开关的光感反应设计的安保装置,那么,光电开关到底怎么样呢?有什么样的工作原理呢?下面我们来简单的介绍介绍。
光电开关工作原理
光电开关又称为光电感测器,由发射器、接收器和检测电路三部分组成。光电开关的发射器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于半导体光源,发光二极体(LED)、镭射二极体及红外发射二极体。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择,朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极体或光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。
光电开关的类型
按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远,可检测半透明物体的密度(透光度)。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近,以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远,适宜作远距离检测,也可检测透明或半透明物体。可分为对射型、漫反射型、镜面反射型。
按结构光电开关可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。
光电开关一般都具有良好的回差特性,因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态,从而可使其保持在稳定工作区。同时,自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区,以随时监视光电开关的工作。
光电开关和接近开关的区别
很多客户以为光电开关和接近开关是一个东西,这是错误的,光电开关和接近开关有很大的区别的。虽然都属于感测器,但是他们的原理和应用范围都是不一样的。
光电开关和接近开关的区别在于检测物体的方式,
光电开关的调节方法与步骤
1、自身调节。绕线机光电开关在使用之初请先检查开关本身是否完好,
2、避开遮挡物时。光电开关使用时,对于一些货物如带色货物、反射性较弱的货物、小件间间隙较大的货物、透明货物或在阳光或卤光照射环境下,光电开关就会有不起作用的现象,那是因为光线 *** 忧了。
3、高度调节时,码盘上面另外一个槽型光电开关感测不到货物时,可适当修正光电开关方向,使其直射货物中心;如不见效,可打开光电开关外壳调整感测距离,顺时针方向调节灵敏度旋钮,顺时针方向旋转,直至达到可靠感测到为止。
4、方向调节,光电开关感测到货物或电机转盘以外时,可逆时针调节灵敏度旋钮,逆时针方向向旋转,直至达到感测不到外物为止,再后是值得注意的地方是严禁带电操作。
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