Электроника:Переменный ток/Измерение цепей переменного тока/Мостовые схемы переменного тока

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Мостовые схемы переменного тока[1]

Как мы знаем из главы 8 «Измерение цепей постоянного тока» первого тома, конфигурация схемы, известная как мост, может быть очень полезным способом измерения неизвестных значений сопротивления.

Это верно и для переменного тока, и мы можем применить тот же принцип к точному измерению неизвестных импедансов.

Как работает мостовая схема?

Для справки: мостовая схема работает как пара двухкомпонентных делителей напряжения, подключённых к общему источнику напряжения, с подключённым между ними нуль-индикатором, сигнализирующим, сбалансирована система или нет. Если сбалансирована, то нуль-индикатор покажет нулевое напряжение:

Рис. 1. Сбалансированный мост покажет «нулевое» (или крайне малое) значение на индикаторе.

Любой из четырёх резисторов в этом мосте может быть резистором неизвестного номинала, и его значение можно определить из соотношения с тремя другими, которые являются «откалиброванными» или чьи сопротивления известны в точной степени.

Когда мост находится в сбалансированном состоянии (нулевое напряжение, показываемое нуль-индикатором), соотношение будет следующим:

Рис. 2. Соотношение сопротивлений в сбалансированном мосте.

Одно из преимуществ использования мостовой схемы при измерении сопротивления – это то, что напряжение источника питания не имеет значения.

Фактически, чем выше напряжение питания, тем проще обнаружить дисбаланс между четырьмя резисторами с помощью нуль-индикатора, так как тем чувствительнее будут его показания.

Более высокое напряжение питания помогает повысить точности измерений. Тем не менее, в отличие от других типов схем измерения сопротивления, не играет особой роли, если взять напряжение источника питания меньше или больше.

Импедансный мост

Импедансные мосты работают по тому же принципу, что и обычные. Разве что в уравнении баланса используются комплексные величины, поскольку и амплитуда, и фаза на компонентах двух делителей напряжения должны быть равны, чтобы нуль-индикатор фиксировал «ноль», если система в состоянии баланса.

Нуль-индикатор, конечно, должен быть устройством, способным обнаруживать очень малые напряжения переменного тока. Для этого часто используется осциллограф, хотя можно использовать очень чувствительные электромеханические измерительные приборы или даже наушники (небольшие динамики), если частота источника находится в пределах звукового диапазона.

Нуль-индикатор для переменного тока

Один из способов максимизировать эффективность аудионаушников в качестве нуль-индикатора – подключить их к источнику сигнала через трансформатор согласования импеданса. Динамики для наушников обычно представляют собой устройства с низким импедансом (8 Ом), требующие значительного тока для управления, поэтому понижающий трансформатор помогает «согласовать» слаботочные сигналы с импедансом динамиков для наушников.

Для этой цели хорошо подходит выходной звуковой трансформатор:

Рис. 3. «Усовершенствованные» наушники с низким сопротивлением требуют трансформатор согласования импеданса для использования в качестве чувствительного нуль-индикатора.

Используя пару наушников, которые полностью закрывают уши (типа «закрытые чашечки»), у меня получалось обнаруживать токи менее 0,1 мкА с помощью этой простейшей схемы детектора.

Примерно одинаковая производительность получена при использовании двух разных понижающих трансформаторов: небольшого силового трансформатора (отношение напряжений 120/6 вольт) и трансформатора аудиовыхода (отношение импедансов 1000:8 Ом).

С кнопочным переключателем, используемым для прерывания тока, данная схема используется для обнаружения сигналов постоянного тока до более чем 2 МГц: даже если частота намного выше или ниже звукового диапазона, в наушниках слышен щелчок каждый раз, когда переключатель нажат и отпущен.

Вся схема подключения к резистивному мосту:

Рис. 4. Мост с чувствительным нуль-индикатором переменного тока.

При прослушивании наушников во время настройки одного или нескольких резисторных «плеч» моста состояние баланса достигается, когда наушники перестают издавать «щелчки» (или вместо щелчков не слышимы никакие тоны, если частота источника питания моста находится в пределах звукового диапазона) при срабатывании переключателя.

При описании общих мостов переменного тока, где импедансы (а не просто сопротивления) должны быть в правильном соотношении для баланса, иногда полезно изобразить соответствующие ветви моста в виде прямоугольных компонентов, каждый из которых имеет определённый импеданс:

Рис. 5. Обобщенный мост импеданса переменного тока: Z = неспецифический комплексный импеданс.

Чтобы сбалансировать эту общую форму моста переменного тока, отношения импедансов в каждой ветви должны быть одним и тем же:

Рис. 6. Отношения импедансов моста переменного тока.

Опять же, необходимо подчеркнуть, что величины импеданса в приведённом уравнении должны быть комплексными, должна учитываться как величина, так и фазовый угол. Недостаточно балансировать только величины импеданса; без фазовых углов в балансе всё равно будет напряжение на выводах нуль-индикатора, а значит, мост не будет сбалансирован.

Мостовые схемы можно собирать для измерения практически любой нужной характеристики, будь то ёмкость, индуктивность, сопротивление или даже «добротность». В мостовых измерительных схемах неизвестная величина всегда «уравновешивается» с известным стандартом, полученным от высококачественного откалиброванного компонента, значение которого можно регулировать до тех пор, пока нуль-индикатор не покажет состояние баланса.

В зависимости от того, как установлен мост, значение неизвестного компонента может быть определено непосредственно из настройки откалиброванного стандарта или получено из этого стандарта с помощью математической формулы.

Примеры мостовых схем

Ниже приведена пара простых мостовых схем, одна для индуктивности, а другая для ёмкости:

Рис. 7. Симметричный мост измеряет неизвестную катушку индуктивности, сравнивая её со стандартной катушкой индуктивности.
Рис. 8. Симметричный мост измеряет неизвестный конденсатор, сравнивая его со стандартным конденсатором.

Эти простые мосты называются «симметричными» потому, что в них присутствует симметрия (зеркальное сходство) слева-направо.

Эти две мостовые схемы сбалансированы путём регулировки калиброванной реактивной составляющей (Ls или Cs).

Они в некоторой степени упрощены по сравнению с их реальными аналогами, поскольку в практических симметричных мостовых схемах часто имеется откалиброванный переменный резистор, включённый последовательно или параллельно реактивному компоненту, дабы уравновесить паразитное сопротивление в неизвестном компоненте. Но в воображаемом мире идеальных компонентов эти простые мостовые схемы прекрасно иллюстрируют основную концепцию.

Мост Ви́на

Для компенсации реальных эффектов в мостовые схемы вносится небольшое усложнение. В качестве примера рассмотрим мост Ви́на (который изобрёл немецкий физик Макс Ви́н), использующий параллельное стандартное сопротивление конденсатор/резистор для уравновешивания неизвестной последовательной комбинации конденсатор/резистор.

Все конденсаторы имеют некоторое внутреннее сопротивление, буквальное или эквивалентное (в виде потерь на нагрев диэлектрика), которое подпорчивает их в остальном идеально реактивную сущность.

Есть интересный способ измерения этого внутреннего сопротивления с помощью моста Ви́на, обеспечивая балансирующий импеданс, который тоже не является «чистым»:

Рис. 9. Мост Ви́на измеряет как ёмкостную Cx, так и резистивную Rx компонента «реального» конденсатора.

Поскольку необходимо настроить два стандартных компонента (резистор и конденсатор), для балансировки этого моста потребуется немного больше времени, чем для тех, что мы видели раньше.

Комбинированный эффект Rs и Cs заключается в изменении амплитуды и фазового угла до тех пор, пока мост не достигнет состояния баланса.

Как только этот баланс достигнут, настройки Rs и Cs считываются со значений, на которые установлены их регулирующие ручки, оба параллельных импеданса определяется математически, а неизвестная ёмкость и сопротивление высчитываются из уравнения баланса (Z1/Z2 = Z3/Z4).

При работе моста Ви́на предполагается, что стандартный конденсатор имеет незначительное внутреннее сопротивление или, по крайней мере, это сопротивление уже известно, чтобы его можно было учесть в уравнении баланса.

Мосты Ви́на полезны для определения значений конденсаторов с потерями (которыми особенно грешат электролитические компоненты), где внутреннее сопротивление относительно высокое.

Они также используются в качестве частотомеров, поскольку баланс моста зависит от частоты.

При таком использовании конденсаторы делаются фиксированными (и обычно равной величины), а два верхних резистора – переменными и регулируются с помощью той же регулирующей ручки.

Следующая мостовая схема – интересная вариация на эту тему, используемая для точного измерения индуктивности.

Мост Максвелла-Ви́на

Рис. 10. Мост Максвелла-Ви́на измеряет индуктивность, ориентируясь при этом на стандартный конденсатор.

Эта оригинальная мостовая схема, известная как мост Максвелла-Ви́на (иногда упоминается просто как мост Максвелла), используется для измерения неизвестных индуктивностей с точки зрения откалиброванных сопротивления и ёмкости.

Калибровочные катушки индуктивности гораздо сложнее изготовить, чем конденсаторы аналогичной точности, поэтому использование простого «симметричного» индуктивного моста не всегда практично.

Поскольку фазовые сдвиги катушек индуктивности и конденсаторов точно противоположны друг другу, ёмкостное сопротивление может уравновесить индуктивное сопротивление, если они расположены на противоположных ветвях моста, как в данном случае.

Другим преимуществом использования моста Максвелла для измерения индуктивности вместо моста симметричной индуктивности является устранение ошибки измерения из-за взаимной индуктивности между двумя индуктивными элементами.

Магнитные поля сложно экранировать, и даже небольшая «связь» между катушками в мосту приведёт к существенным ошибкам в определённых условиях. Эта проблема исчезает в мосте Максвелла, ибо нет второй индуктивности, которая могла бы реагировать.

Для упрощения работы стандартный конденсатор (Cs) и резистор, включённый параллельно ему (Rs), сделаны переменными, и оба элемента должны быть отрегулированы для достижения баланса.

Однако этот мост также будет работать, если взять фиксированный конденсатор (с неизменяемой ёмкостью), а несколько резисторов сделать переменными (во всяком случае, переменными должны быть резистор, подключённый параллельно конденсатору, и любой из двух оставшихся резисторов).

Тем не менее в такой конфигурации потребуется больше корректировок методом проб и ошибок для достижения баланса, поскольку различные переменные резисторы взаимодействуют между собой, уравновешивая величину и фазу.

В отличие от простого моста Ви́на, балансировка моста Максвелла-Ви́на не зависит от частоты источника, и в некоторых случаях этот мост может быть настроен для балансировки при наличии смешанных частот от источника переменного напряжения, ограничивающим фактором является стабилизация индуктора в широком диапазоне частот.

Есть и другие варианты помимо этих конструкций, но подробно это обсуждать сейчас незачем. Производятся универсальные мостовые схемы с импедансом, которые можно переключать в несколько конфигураций для максимальной гибкости использования.

Потенциальная проблема в чувствительных мостовых схемах переменного тока заключается в паразитной ёмкости между любым выводом нуль-индикатора и потенциалом заземления. Поскольку ёмкости могут «проводить» переменный ток заряжаясь и разряжаясь, они образуют пути паразитного тока к источнику переменного напряжения, что может повлиять на баланс моста:

Рис. 11. Паразитная ёмкость относительно заземления приводит к некорректным измерениям с помощью мостовых схем.

Как мы уже знаем из раздела 2 этой главы, вибрационные камертонные счётчики неточны, а вот в точности принципа их работы сомнений нет. Механический резонанс можно заменить на электрический резонанс и спроектировать частотомер, использующий индуктор и конденсатор в виде колебательного контура (параллельно разместив индуктор и конденсатор). Один из компонентов должен быть регулируемым (или оба из них), также в цепь помещается измеритель, показывающий максимальную амплитуду напряжения на двух компонентах.

Регулирующая ручка (или ручки, если регулируемы и конденсатор, и индуктор) откалибрована так, чтобы показывать резонансную частоту для любой заданной настройки, и частота считывается после того, как устройство настроено на максимальное показание на измерителе.

По сути, это настраиваемая схема фильтра, которая настраивается и затем считывается аналогично мостовой схеме (которая должна быть сбалансирована к «нулевому» состоянию, а затем считана).

Проблема усугубляется, если источник переменного напряжения надёжно заземлён на одном конце, тогда полное паразитное сопротивление для токов утечки становится намного меньше, а любые токи утечки через эти паразитные ёмкости в результате становятся больше:

Рис. 12. Ошибки паразитной ёмкости усугубляются, если одна сторона источника переменного тока заземлена.

Заземление Вагнера

Один из способов значительного уменьшить данный эффект – поддержание нуль-индикатора при потенциале заземления, чтобы не было переменного напряжения между ним и «землёй», и, следовательно, не было тока из-за паразитной ёмкости.

Однако прямое подключение нуль-индикатора к «земле» не является вариантом, так как это создаст постоянный проход для паразитных токов, что ещё хуже, чем любой ёмкостной проход.

Вместо этого можно использовать специальную схему делителя напряжения, называемую заземлением Вагнера (или вагнеровским заземлением), для поддержания нуль-индикатора при потенциале заземления без необходимости прямого подключения к нуль-индикатору.

Рис. 13. Заземление Вагнера для питания переменного тока сводит к минимуму влияние паразитной ёмкости на «землю» в мостовой схеме.

Цепь заземления Вагнера – это не что иное, как делитель напряжения, рассчитанный на соотношение напряжений и фазовый сдвиг на каждой стороне моста. Поэтому такие цепи ещё называют делителями Вагнера.

Поскольку средняя точка делителя Вагнера напрямую заземлена, любая другая схема делителя (включая обе стороны моста), имеющая те же пропорции напряжения и фазы, что и делитель Вагнера, и питаемая от такого же источника напряжения переменного тока, будет иметь потенциал заземления, что хорошо.

Таким образом, делитель заземления Вагнера заставляет нуль-индикатор находиться под потенциалом заземления без прямого соединения между индикатором и «землёй».

В нуль-индикаторе часто предусматривается положение для подтверждения правильной настройки схемы делителя заземления Вагнера: это двухпозиционный переключатель, позволяющий один вывод нуль-индикатора подключать либо к мосту, либо к заземлению Вагнера.

Когда нуль-индикатор регистрирует нулевой сигнал в обоих положениях переключателя, это не только гарантирует сбалансированность моста, но также обеспечивает нулевой потенциал нуль-индикатора относительно заземления, что устраняет любые ошибки, возникающие из-за токов утечки через паразитный детектор ёмкости на «землю»:

Рис. 14. Положения переключателя позволяют регулировать вагнеровское заземление.

Итог

  • Мостовые схемы переменного тока работают по тому же основному принципу, что и мостовые схемы постоянного тока: сбалансированное соотношение импедансов (а не сопротивлений) приводит к «сбалансированному» состоянию, которое показывает нуль-индикатор.
  • Нуль-индикаторами для мостов переменного тока могут быть чувствительные электромеханические измерительные приборы, как-то: осциллографы (с ЭЛТ-экраном), наушники (с усилением или без), любые другие устройства, способные регистрировать очень небольшие уровни переменного напряжения. Как и у нуль-индикаторов постоянного тока, единственная требуемая точка точности калибровки – ноль (показывающий, сбалансирована система или нет).
  • Мостовые схемы переменного тока могут быть «симметричными», в которых неизвестный импеданс уравновешивается стандартным импедансом аналогичного типа на той же стороне (вверху или внизу) моста. Или они могут быть «несимметричными», с использованием параллельных импедансов для уравновешивания последовательных импедансов или даже ёмкостей, уравновешивающих индуктивности.
  • Мостовые схемы переменного тока часто имеют более одной регулировки, поскольку для баланса необходимо правильно согласовать и величину импеданса, и фазовый угол.
  • Некоторые схемы импедансного моста чувствительны к частоте, а другие - нет. Чувствительные к частоте типы схем могут использоваться в качестве устройств измерения частоты, если все значения компонентов точно известны.
  • Вагнеровское заземление (или заземление Вагнера) – такой делитель напряжения цепи переменного тока, который добавляется к мостам, с целью уменьшить ошибки из-за паразитных ёмкостей, нуль-индикатор при этом подключается к «земле».

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - AC Bridge Circuits
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи? • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Переменный_ток/Измерение_цепей_переменного_тока/Мостовые_схемы_переменного_тока&oldid=2299092