Elektriajamid (0)

Jaan Reigo, Kristjan Ööpik
EA-06
Rakenduselektroonika
Uudo Usai
Võimendid
10.02.09
Võimendi on seade, mille abil toimub signaali amplituudi suurendamine sel määral, et signaalist piisaks võimendi väljundisse ühendatud tarbijale. See juures võimendamise käigus ei tohi signaal moonutuda. Võimendusprotsess toimub alati toiteallikate energia arvel, nii et võime vaadelda võimendit kui reguraatorit, mis juhib toiteallikate energijat tarbijatesse kooskõlas sisendsignaali muutustega. Võimendi sisendsignaaliks võib olla ükskõik milline elektriline signaal, milline on kasutamiseks liiga väikse amplituudiga. Näiteks mikrofon (1-3mV), maki helipea (50-100mV), termopaar (10-40mV), elektrokeemilised andurid , pH meeter (100mV). Võimendi väljundisse ühendatav tarbija võib olla kas valjuhääldi (3-30V), mingi mootori juhtme, mingi relee mähis. Võimendeid liigitatakse mitme tunnuse alusel:

Signaali olemus – vaadeldava kursuse raames käsitletakse elektriliste signaalide võimendeid, kuid on ka olemas hüdrovõimendid (auto pidurivõimendi, roolivõimendi, neomovõimendid[lenukitelik, veoauto pidurid])

Sõltuvalt selleks milliseid võimenduselemente kasutatakse (lampvõimendid, transistor võimendid, integraalvõimendi)

Signaali iseloomujärgi –

• madalsegedusvõimendid – helivõimendid – helisageduslike sageduste võimendamiseks, iseloomulik et nad toimivad helisageduste piirkonnas (20 Hz-20KHz)
  
• alalispingevõimendi – ( 0-3..5KHz) põhiline kasutamis ala on automaatikas, andurite puhul mille väljund on alalispinge (termopaar, termotakisti)
  
• ribavõimendi – võimendi, mis võimendab väga rangelt määratud suhteliselt kitsas sagedusalas (f1-f2) see sagedusala võib kuuluda erinevate sagetuste piirkonda, on olemas madal sageduslike helivõimendeid [katlaleegi signalisaator, tetonatsiooni andur(5KHz on kõlina hääl-süüde on vale)]
  

Parameetrid :

Arv mis näitab mitu korda suureneb võimendi toimel signaali amplituut
Võimendus tegurit võib ka logaritmilistes ühikutes ehk tetsibellides

Võimendatav sagedusriba – signaali sagetuste vahemik mille sagedus võimendus ei lange allapoole kokkuleppelist (0,7 K0) Joonis1

Väljundvõimsus Pvälj – see on signaali sagetuslik võimsus mida võimendi arendab koormusel ilma, et moonutused ületataksid lubatud määra. Eristatakse kahesugust võimsust impullsvõimsus Pvälj max ja keskmist ehk muusikavõimsust
Impulsivõimsus on võimendi väljundi võimsus lühiagses režiimis (bassi tümps) võimendid on reeglina on võimendid projekteeritud maksimum ehk lühiaegsel võimsusel.
Keskmine on tavaliselt 10 korda väiksem.

Nimisisendsignaal Usis n – see on sisendsignaali amplituut, millel on võimendi arvestatud. Helivõimenditel võib olla mitu erineva tundlikusega sisendit näiteks mikrofoni sisendil on 1-3mV, maki ehk helipeasisendil 50 mV

Sisendtakistus - kujutletav takistus, millega võimendi koormab signaaliallikat tema väärtus sõltub kasutatavatest võimenduselementitest: transistorvõimendi on 300Ω-3Ω, lampvõimendil ja ka väljatransistorvõimentitel on ta 1MΩ Joonis2

Väljundtakistus – on võimendi kui signaali sisetakistus . Ta on oluline koormustakistuse valikul sest selleks et väljundis saada max võimsust peab väljuntakistus võrduma koormustakistusega Rvälj = RL. Sageli väljundtakistuse väärtust tehnilistes andmetes ei anta , kui antakse koormustakistuse vajalik väärtus 4Ω ja 8Ω. Joonis 3
Idealaalne võimendi oleks see mis võimendaks ühtlaselt kõiki sagedusi Joonis 4
Võimendamise käigusei võimentata kõiki sagedusi võrdsel määral sel juhul tekivad signaalis moonutused, moonutusi on kahte liiki:

• lineaar ehk moonutus sagedused – tekivad võimendi lülituses olevate sagedusest sõltuvate elementide toimel nagu kondensaatorid ja induktiivpoolid (kuna nende takistus sagedus sõltub sagedusest) sagedusmoonutused avalduvad erinevate sagetuste erinevates võimendustes, näiteks muusika võimendamisel läheb kaduma osa muusika spektrist bassid ja kõrgemad sagedused. Joonis 5. Moonutused avalduvad ka signaali nihkest, kuid kui inimkõrv faasinihet ei taju siis helivõimendite puhul ei ole need olulised. Küll on aga faasinihe oluline automaatikasüsteemi võimendites, kuna seal sõltub süsteemi stabiilsus faasinihkest Joonis 6
  

• mittelineaarmoonutused – on tingitud kasutavate elementide elemtide mittelineaarsusest ja põhiliseks põhjustajaks on transistori sisendtunnusjooneks on mittelineaarsust Joonis 7. Mittelinaarmoodustus avaldub selles et signaali erinevaid hetkväärtusi võimendatakse erineval määral toodud näite puhul võimeldatakse signaali negatiivset poolperioodi vähem kui positiivset . Taolise toime tulemusel muutub siinuseline signaal mittesiinuseliseks. Mittesiinuseline vool või pinge on aga vaadeldav aga harmooniliste summaga, võime seljuhul õelda ka elementide mittelineaarsuse toimel tekivad signaali uued komponendid, millised sisendis puuduvad. Neid komponente nimetatakse mittelineaarsuse protuktideks. Mittelinaarsete moodustuste määra iseloomustatkse mittelineaarsuspunktide hulgaga esimese harmoonilise suhtes kvaliteetse heliülekande puhul ei lubata mittelineaarmoonutusi kui 1%, vähemkvaliteetse ülekande puhul kuni 3% ja kui gamma on suurem kui 8% siis muutub ka kõne raskesti arusaadavaks.
  

Mitme astmelinevõimendi
Sõltuvalt võimendi koormusest ja sisendsignaali amplituududist võib olla vajadus erinevate võimendusteguritega võimendite järele, see olukord lahendatakse sell teel, et võimendi kujuntatakse mitme astmeline. Nii et esimese astme väljund ühendatakse teise astme sisendiga teise astme väljund kolmanda astme sisendiga jne. Mitmeastmelise võimendi kujundamisel tuleb arvestada ka astmete vastastikuse mõjuga, selle mõju sobitamiseks või vältimiseks omadused erinevad sidestus režiimid, see tähendab et astmed ühendatakse omavahel sidestuse kaudu. Vastavalt sellele on olemas 3 erinevat sidestus liiki RC-sidestus, otsene sidestus ja trafosidestus. Joonis 1.joonis 2
RC- võimendis on sidestusahelas RC-ahel, mille kondensaatoriks on lülitusviigud sidestuskondensaator ja takistuseks järgneva astme sidestus. taolise sidestusahela kasutamise mõte seisneb selles alalisvooluliselt omavahel erinevad astmed, võimaldades valida sõltumatut tööpunkti ja seda ka fikseerida. Vahelduvvoolu signaali laseb sidestuskondensaator läbi. Täpsemalt pingelang kondensaatoril sõltub signaali sagetusest ja see pärast on sideskondensaator märgatavaks takistuseks madalsageduslikes signaalides. See tõttu sõltub võimendi alumine sageduspiir kasutatud sidestuskondensaatorite mahtuvusest (võimendi ülemine sageduspiir sõltub praktilselt kasutatavate transistoride sagedusomadustest. Vaadeldava RC ahela takistuseks on järgneva astme sisendtakistus, milleks esimese astme RB1 ja RsisVT paraleellülitus, teises astmes R1,R2 ja RsisVT paraleelselt transistori kolektror takistus on skeemis selleks, et muundada kolektrorvoolu muutusi pingemuutusteks RC1 CE1 ja RE2 CE2 on tööpunkti stabiliseerimiseks. Baasiahelas olevad takistused RB1 ja R1 ning R2 on tööpunkti fikseerimiseks. Teatavasti peab võimendina toimiv transistor töötama transistori lineaar režiimis ja selleks on vaja tekitada selles režiimis sobiva väärtusega alalisrežiim seda režiimi nimetataksegi tööpunktiks. Joonis 3. Vaadeldavas lülituses kasutatakse esimeses tööpunkti fikseerimist baasivooluga, kuna seal on sisendvool väike ja tööpunkti stabiilsus ei ole kriitiline. Teises astmes on sisendsignaal suurem ja seal on vaja tugevamat stabiliseerimist. Mis tõttu kasutakse pingejagurit koos emitter komplektiga.
Teises ahelas on sidestusahel ära jäätud. Otseses sidestuses on elemente vähe ja puudub suure mahtuvuslik sidestus kondensaator , mida ei osata senini integraallülituste sisse tekitada. Taoline lülitus on sobiv just integraal lülituste jaoks sest elemente on vähem ja ta on lihtsam. Samal ajal on aga taolise võimendi töörežiimide valikuga probleeme, nimelt mõjub järgmise astme baasile eelmise astme kolektor pinge, mis on tavaliselt küllalt kõrge, see võib viia teise asme küllastunud ja tulemusena lõpetab võimendi töötamast.
Joonis 4
Kirjeldatud nähtuse kasutatakse esimeses astmes tavalisest kõrgemat tööpunkti, mis küll suurendab tarbitavat voolu, kuid vähendav kolektori ja emitteri vahelist pinget, nii et kao järgneva astme küllastamise oht. Küllalt sageli kasutatakse teise astme alalise sisendpinge vähendamiseks diood sidestust Joonis 5. Joonis 6.
Tingituna pärisuuna tunnusjoone kujust on tema alalisvoolu pingelang märksa suurem alalisvoolu lang on 0,7-0,8 V vahelduvpingelang 0,1-0,2V ühendades toodud viisil 2 dioodi (võib ka rohkem) väheneb kolektori ja baasile tulev pinge aga vahelduv signaalis kaotame kusagil 0,2 V.
Lõppvõimendid
Lõppvõimendites kasutatakse sageli trafosidestust sest trafo ülekande teguri valikuga on võimalik sobitada astme väljud nii et oleks tagatud maksimaalne võimsuse ülekanne. See võimalus tuleneb sellest et sekuntaarmähisega ühendatud takistus kandub primaarpoolele, taandatud takistusega, mille väärtus sõltub ülekanede tegurist.joonis 7
Selleks et saada maksimaalse võimsuse edastamiseks vajaliku režiimi kus väljadtakistus võrdub koormustakistusega, tuleb trafo ülekandetegurit, kui koormustakistus on väljuntakistusest väiksem, kasutame pinget vähendavat trafot, kui ruurem siis pinget tõstvat trafot. Joonis 8
Tingituna sellest et koormus takistus ei ole ühendatud vaheldult kolektor ahelasse, muutb transistori töörežiim. Tingituna voolu muutumisest indutseeritakse primaar mähise elektromontoorjõud, milline sõltuvalt voolu muutumise suunast on erineva polaarsusega. See elektromontoorjõud liitub toite pingega ning taolises võimendis ületab kolektori ja emitteri vaheline pinge toite pingetvaadeldud on oluline puudus, mis avaldub selles et tema kasutegur ei ületa 30%nimetatud põhjusel eelistatakse suurematel väljundvõimsustel vastastlülitust kus töötavad üheaegselt kaks transistori joonis Image 22, 23
Pingeallika EB valikuga viiakse mõlamad transistorid sulgerežiimi piirile, selleks on vaja pingeallika EB pingeks 0,6-07 V sisendtrafo muudab sisendsignaali kaheks vastasfaasiliseks signaaliks. Nende signaalide toimel hakkavad transistorid tööle kordamööda. Esimesel poolperioodil tuleb VT1 baasile positiivne pinge, ning tekib kolektor vool Ic1, sell perioodil mõjub VT2 baasil negatiivne sisendsignaal ja VT2 jääb suletuks . Järgmisel poolperioodil transistoride režiimid vahetuvad, sest VT1 sisendsignaal on nüüd negatiivne teda vool ei läbi. Kui VT2 sisendsignaal on nüüd positiivne ning tekib kolektrovool Ic2. Kolektorvoolude summa on väljundtrafo primaarmähistes vastassuunalised, nad tekitavad erisuunalisi magnetvoogusid ning nende toimel indutseeritakse sekuntaarmähisesse normaalne vahelduvsignaal. Põhiline vastastakt lülituse eelis on kõrge kasutegur, mis ulatub 70 %, ning selle põhjuseks omakorda on transistoride tööpunkt suletud oleku piiril, millega on viidud kolektorvoolu keskväärtus ja toiteallikast tarbitav vool madalaks. On ilmne et taoline lülitus hästi ainult sel juhul kui tema mõlemad pooled on ühesuguste omadustega, selle saavutamiseks tuleb valida võrdse voolu võimendusteguriga transistor (müüakse kaupluses paaristransistoridena) trafot loetakse kaasaja tehnoloogias tülikaks elemendiks , kuna tema valmistamise töömaht on suur. Sisendtrafo asemel kasutatakse faasipöörde lülitust, mis moodustatakse transistoridest ja mis tekitab nii kui trafogi kaks võrdset ja vastasfaasilist pinget. Väljundtrafost saab loobuda juhul kui koormustakistus ja kasutavad transistoride väljundtakistused on lähedused enamikes valjuhääldite takistuseks on 8 ohmi, samas suurus järgus on ka suure võimsusteliste väljundtakistus taolistel juhtudel on levinud ilma väljundtrafota vastastakt lülitused. Millistest omakorda levinum on kondensaator väljundiga lülitus.
Joonis 11 transistori on ühendatud toiteallika suhtes järjestiku ja see võimaldab tööpunkti fikseerimiseks pingejagurit R1-R4 selle takistid valitakse nii, et transistoride baasid oleksid emitterist 0,6-0,7 V võrra positiivsemad. Sisendsignaali poolterioodil on VT1 avatud ja VT2 suletud. Vool kulgeb toite plussist läbi VT1, läbi kondensaatori C ja tarbija RL toitemiinusesse. Kuna vool läbib kondensaatorit C siis laetakse ka see kondensaator ja järgmisel poolperioodil kui VT1 on suletud hakkab toiteallikana tööle eelmisel poolperioodil laetud kondensaator ja kulgeb vool ic2. On selge et selles lülituses kondensaator C peab olema küllalt suure mahtuvusega vähamalt 500-1000mF, et tema laengust jätkuks voolu tekitamiseks ka signaali kõige madalamatel sagetustel.
Tagasiside võimendites.
Tagasisideks nimetatakse sellist võimendi töörežiimi kus osa väljundpingest juhitakse tagasi võimendi sisendisse, kus see tagasiside pinge liitub sisendsignaaliga
Joonis 12
Tagasisidet liigitatakse mitme tunnuse alusel:

sõltuvalt sellest kas tagasiside signaal liitub sisindsignaaliga faasis või vastasfaasis, vastavalt sellele on olemas positiivne ja negatiivne tagasisisde

sõltuvalt sellest kas tagasiside pinge on võrdne väljundvooluga või väljundvooluga, sõltuvalt sellele on olemas pingetagaside või voolutagasside Joonis 13

sõltuvalt sellest kas tagasiside pinge liitub järjestiku või paraleelselt, sõltuvalt sellest on olemas järjestik ja paraleeltagasiside.
Tagasidestatud võimendi tegurivalemis on nimetajas pluss negatiivse tagasiside korral ja miinus positiivse tagasiside korral. Tegutit β nimetatakse tagasiside teguriks ja tema väärtus näitab, milline osa väljundpingest antakse tagasi sisendisse. Valemist on näha et negatiivse tagasiside korral võimendustegur väheneb, kuid vaatamata võimendusteguri vähenemisele kasutatakse võimendites peamiselt just negatiivset tagasisidet. Sest negatiivse tagasiside toimel paranevad kõik võimendi kvaliteedi näitajad eelkõige moonutused. Mittelineaarsete moonutuste vähenemine seletub sellega, et tagasiside ahela kaudu tulnud harmoonilised (mitte lineaarsuse protuktid) satuvad vastasfaasi võimendis tekivate harmoonilistega ja tulemusena väheneb harmooniliste hulk. Laieneb ka võimendatav sagedusriba. Suureneb sisendtakistus ja väheneb väljundtakistus. Sisendtakistuse suurenemist on lihtne seletada sellega, et kui tagasiside signaal on võimendi sisendsignaaliga vastasfaasiga, siis põhjustab see sisendvoolu vähenemise. Sisendvoolu vähenemine on aga samaväärne sisendtakistuse suurenemisega. Kui me vähendame koormustakistust siis suureneb väljundvool see toob omakorda kaasa tagasiside pinge vähenemise ning sisendpinge osa sisendis suureneb suurendades veelgi väljundvoolu. See tähendab et väheneb väljundtakistus. Mittelineaarmoonutuse vähendamiseks haaratakse negatiivse tagasisidega kas lõpp aste või ka lõppaste koos eelastmega, sellega kaasneb võimenduse vähendamine aga kompenseeritakse võimenduse suurendamisega eelastmes sest eelastmetes on signaal väike ja mittelineaarmoonutusi seal praktiliselt ei teki.
Kõige lihtsama tagasiside saame kui jätame ära võimendusastmes emitterkondensaatori. Tagasiside pinge tekib emitter taksitusel ja ta on võrdeline väljundvooluga, see tähendab et vaadeldav tagasiside on voolu tagasiside. Sisendpinge suurenemisel suureneb väljunvool ja tagaside pinge, järelikult on tegemist negatiivse tagasisidega. Ja sisendpinge ja tagasiside pinge liituvad järjestikuliselt, järelikult on tegemist järjestikulise tagasisidega Joonis 1.44. kui anda tagasiside pinget kolektorit läbi takistuse R1 ja R2 baasile tekib meil pinge tagasiside, ka see on negatiivne tagasiside, sest ühise emitteriga sisend ja väljundsignaal on alati vastasfaasis lülitus on paraleelse tagasisie lülitus kuna tagasiside pinge liituvad paraleelselt.
Emitterjärgur
Joonis 1.46
Emitterjärgur on 100% negatiivse tagasisidega võimendus aste, mis on saanud oma nime sellest, et tema väljundpinge järgib sisendpinge muutusi, täpsemalt väljundpinge on emittersiirde pingelangu võrra sisendpinge võrra väiksem, seetähendab et pingevõimendus on väiksem kui üks. Tänu tugevale negatiivsele tagasisidele avalduvad temas mitmed kasulikud omadused.

Et tal on suur sisendtakistus, sest emitter takistuse pinge toimides tagasiside pingena mõjub sisendpingele vastu, kui sisendsignaal suureneb püüdes suurendada ka sisendvoolu siis pingelang emitter takistusel samuti suureneb, see toob baasi ja emitteri vahelise pinge vähenemise ning sisendvool väheneb. Sisendvoolu vähenemine on samaväärne sisendtakistuse suurenemisega. Kui ühise emitteriga sisendtakistus on mõne Kiloohmi piires, siis emitterjärguri sisendtakistus on kümnetes kiloohmides, seega sobib emitterjärgur sisendastmeks kui kasutame nõrka signaali allikat. Emitterjärguri väljundtakistus on väike sõltuvalt kasutatava transistori tüübist mõnekümne ohmi ringis see tuleneb sellest, et väljundpinge muutused mõjutavad emittersiirde toimivat pinget ka väljundvool. Tööpunk valitakse emitterjärguril tavaliselt koormuspinge kestel kuna see võimaldab tüürida transistori nii küllastuse kui ka sulgerežiimi võrdsel määral. St valitakse R1=R2

Parasiitne tagasiside – nimetatakse tagasisidet, mis tekib väljaspool kavandatud, vastu meie tahtmist. Parasiitne tagasiside võib tekkida kolmel viisil:

Ühise toite allika kaudu

Parasiit mahtuvuste kaudu

Puistemagnetvoogude toimel
Joonis 1.47
Toiteallikaid püütakse teha võimalikult väiksese sisendtakistusega, et nad taluksid koormusi, reaalselt on mingi sisetakistuse väärus aga alati olemas, signaali amplituut on kõige suurem võimendi viimases astmes, siis tekitab selle astme signaal signaali tagasiside pinge toiteallika sisetakistusega. See avaldub signaali sagetusega pinge kõikumistes + juhtmes . Tekib kaks tagasiside ahelat TS1, mis tekitab tagasiside pinge kolmanda astme sisendis, see tagasiside on negatiivne, kuna iga aste keerab faasi 180’ see tagasiside ei ole ohtli see ainult vähendab veidi võimendustegurit.
Tagasiside TS2 on aga positiivne, kuna ta on samas faasis teise astmes, see tagasiside on ohtlik, kuna teise astme sisendis on signaal väike ning võimendi võib minna genereerima.
Võimenduse valem tagasiside korral on:
Selle tagasiside kõrvaldamiseks on lülitada toiteahelasse esimese ja teiseastme täiendav RC- filter . See filter summutab tagasiside signaali ja nii kaob positiivse tagasiside oht. Tagasiside parasiitmahtuvuste kaudu tekib siis kui väljund ja sisendahelate vahel on piisavalt suur parasiitmahtuvust. Joonis 1.51 sel juhul kandub osa väljundvoolust parasiitmahtuvuse kaudu väljundahelast sisendahelasse ja tekitab seal tagasiside. Tagasiside likviteerimiseks kõige odavam vahend on paigutada sisend ja väljund juhtmed teineteisest piisavalt kaugele, see ei ole aga alati teostatav. Teiseks võimaluseks on kasutada varjeid või ka varjestatud juhtmeid Joonis 1.52 varje valmistatakse hea juhtivusega materjalist ja ta maandatakse. Varje toimel asendub väljund ja sisend juhtme vaheline mahtuvus . Kahe mahtuvusega millest üks väljundjuhtme ja maa vaheline mahtuvus ning teine sisendjuhtme ja maa vaheline mahtuvus, nende mahtuvuse kaudu kulgevad küll voolud kuid mitte enam ühest ahelast teise vaid maha. Kuna sellega välditakse voolu kulgemine väljundist sisendisse siis kaob ka tagasiside oht. Puistemagnetvoogude toimel tekib tagasiside tavaliselt siis kui on tegemist suure võimsusliste väljundtrafodega võimenditega. Mingi osa signaali sageduslikust magnetvoost hajub ruumi ja indutseerib lähedal asuvates juhtmetes tagasiside signaali. Seda tagasisidet saab likviteerida trafo asendi sobiva valikuga kui ka varjestamisega. See juures varjete toime on eelnevast erinev, tuntakse magnetilisi ja elektrostaatilisi varjeid millega ümbritsetakse tagasiside allikas (trafo) magnetiline varje valmistatakse kõrge müüga magnetilisest materjalist. Puiste magnetvoog koondub varjesse kuna varje magnetiline juhtivus on õhust palju parem. Ning ei indutseeri enam ümbritsevates juhtmetes. Elektrostaatiline varje valmistatakse hea juhtivusega materjalist, ka temaga ümbritsetakse puistemagnetvoo allikas. Puistemagnetvoog indutseerib varjes pöörisvoolud, pöörisvoolude magnetväli on aga suunatud teda indutseeritava magnetväljale vastu ja kompentseerib viimase. Magnetilised varjed on efektiivsed madale sageduse signaalide korral elektrostaatilised aga kõrgemate sageduste korral.
Operatsioon võimendi.
Operatsioonvõimedil on kaks sisendit ja üks väljund ja väga oluline tunnus on se et tal peab olema sümeetriline toitepinge ehk maa suhtes kaks võrdset pinget E1 ja E2.
OP võimendi on pohimõtteliselt alalispinge võimendi ja ta on universaalseks võimanduselemendiks mille konkreetne kasutusvaldkond kujundatakse tagasiside ahelate abi. Reaalne OP võimendi on üsna ideaalsele lähedaste omadustega st. tal on suur sisendtakistus. Väike väljundtakistus reaalselt 10 – 20 Ohmi. Suur võimendustegur. Praktiliselt vähemalt 100000 ja väga lai võimendatav sagedusala. Sagedusala kohapealt on erinevus ideaalselt suhteliselt suur ulatudes 1Mhz sageli on aga sellest väiksem. Plussiga tähistatud sisendid nimetatakse mitteinverterivaks sisendiks ja sinna antud sisendsignaal tekitab sama faasilise väljundpinge. Miinusega tähistatud sisendit nimetatakse inverteerivaks sisendika ja sinna antud signaal tekitab väljundist vastasfaasilise signaali. Kuna OP võimendi on alasipinge võimendi mille alumine sageduspiir on 0 siis ei saa tema skeemis kasutada sisestuskondensaatoreid ja kogu skeem peab olema teostatud otses sisetsuse. Sellest omakorda tuleneb vajadus sümmeetrilise toitepingeallika järele. Sest muidu oleks võimalik tagada sisendsignaali puudumisel maa suhtes 0 väljundpingend.
OP võimendei on vaadeldav koosnevana kolmest osast.
Dif võimendi on lülitus mis tagab sisenditele erineva se on mitteinverteeriva ja inverteeriva toimel. Samal ajal on ta kujundatud nii, et oleks tagatud võimalikult suur sisendtakistus.
Selleks on praktiliselt kaks võimalust:

Mõlemas sisendis on emitterjärgurid.

Kasutatakse väljatransistore lõppvõimendi ülesandeks väike väljundtakistus peale selle lisatakse tavaliselt lõppastmele ka veel ülekoormuskaitse, mis ei luba väljundvoolu suurenemist üle lubatud piiri.
Op võimendite parameetrid
Selleks et oleks võimalik võrrelda erinevate OP võimendite omadusi, kasutatakse järgmisi omadusi iseloomustavaid parameetreid:

Toitepinge – see on kahe polaarne pinge, mille korral on tagatud tehnilistes andmetes antud andmed, enamasti antakse toitepinge minimaalne ja maksimaalne väärtus, sest reaalselt võivad OP võimendid töötada ka väiksemate toitepingetega. Sel juhul aga tuleb arvestada et väheneb ka suurim väljundpinge. Tavaliselt on toitepinge 12-24 V kuid on ka madala pingelisi OP võimendeid, mis on ettenähtud töötamiseks patarei toitega, nende toitepinge on kuni 3,5V ja suurevõimsuslistel OP võimenditel võib toitepinge olla kuni 100 V

Tarbitav vool – see on toiteallikatest tarbitav vool, ning väikese võimsustelistel OP võimenditel on ta kuni 10mA , suure võimsustelistel aga kuni 5 A ja uuematel ka enam.

Suurim lubatav sisendpinge – see on pinge väärtus mida ei tohi sisendpinge ületada, see pinge võib olla antud kas ühe sisendi suhtes või ka sisendite vahelise pingena. Enamasti on ta võrdne toite pingega kuid võib olla ka väiksem.

Nihkepinge – see on sisendis kujutletav pinge, mis tekitab väljundis pinge mida nimetatakse väljundpinge nihkeks. See on väljundis tekkiv pinge kui sisendpinge on 0. Nihkepinges kajastub lülituse mitte sümmeetrilisus, milline ideaalsel juhul peaks puuduma ( mõnedel OP võimenditel on võimalus ühendada väljastpoolt potensiomeeter, mille abil on võimalik väljundi nihet 0, vanematel on see alati olemas, pinge läheb 0 ka siis kui sisendisse anda sobiv pinge, selle pinge väärtus on 0,01...6mV, nihke pinge ajalist muutumist nimetatakse triipingeks.

Sisendvool – OP võimendi esimeseks on võimendi mille transistoride baasid on ühendatud sisendklemmide alla. Nende klemmide kaudu peab kulgema transistori vool sest muidu ei saa transistor töötada, see vool on alalisvool ja teda võib kujutada lähte tööpunkti vooluna ja teda püütakse viia võimalikult väikseks. Sõltuvalt kasutatavatest transistoridest on 2...250 nanoA, erisisendite voolud võivad mõne võrra erineda käsiraamatutes antakse nende kesmine

Sisendtakistus – kasutatakse kahe sugust sisendtakistuse mõistet. Sisendtakistus erinevus signaalile RID. Erinevus signaal on olukord kus signaal antakse sisendite vahel. Seega on RID sisendite vaheline takistus. Teiseks mõisteks on sisndtakistus RICM ühissignaalina mõistetakse erinevates sisendites üheaegselt mõjuvat signaali. Seega on RICM takistus sisendite ja 0klemmi vahel.

Pinge võimendus tegur – see on võimendi võimendustegur tagasisideta olukorras. Antakse kas detsibellides või ka voltides millivoldi kohta (V/mV) seega siis tuhandetetes sest võimenduse valemis on lugejas väljundpinge (V) ja nimetajates sisend pinge mida mõõtetakse millivoltides (mV).

Väljundpinge suurim amplituut – see on väljundpinge amplituut mida antud võimendi on võimeline arendama ta on tavaliselt toitepingest natuke väiksem.

Ühissignaali summutus tegur CMRR – kui OP võimendite sisendisse anda ühesugune signaal, siis need signaalid mõjuvad teineteisele vastu ja väljund peaks olema 0, mida suurem on CMRR seda võrdsemalt on mõlema sisendi toimed ja seda paremaks võib võimendit lugeda.

Väljund pinge kasvu kiirus – see on väljundpinge muutumise kiirus sisendpinge hüppelise muutuse korral.

Transiitsagedus FT – see on sagedus mille juures võimendustegur on lagenud üheni, see parameeter isloomustab.
Kontrolltöö küsimused

Võimentite liigitus, iga liigituse kohta teada nata

Signaali moonutuste põhjused ja milles nad avalduvad

Kuidas kujundatakse mitme astmelisi võimendeid( RC ja otseses sidestus võimendi erinevused)

Vastastakt lülituse tööpõhimõtted, sisend ja väljundtrafode otstarve

Tagasiside olemus ja liigitus

Emitterjärgija ja tema omadused

Kuidas tekib parasiitne tagasiside
OP võimendi kasutamine
Kasutamine OP võimendtite saab vaadelda lähtuvalt ideaalsest. Ideaalse ja reaalse võimendi erinevused avalduvad prktiliselt võimnedi töötamisel kõrgematel sagetustel ja selles tekkivaid vigu on võimalik sageduskorreksiooniga kompenseerida. Põhilülitusi on kaks, mitteinverteeriv ja inverteeriv
Joon1.11.5
Mittelineaatvõimendis antakse signaal mitte inverteerivasse sisendisse ja see tõttu on väljundsignaal sisendsignaaliga faasis. Võimendi väljundist läbi pinge jaguri inverteerivasse sisendisse, kuna inverteeriva sisendi signaal on vastasfaasis siis vaadeldaval juhul tekib negatiivne tagasiside. Kuna OP võimendi sisendit on vastandtoimega siis andes üheagselt mõlemasse sisendisse ja kui lülituses siis püüab OP võimendi muuta väljundpinget seni, kuni sisendite vaheline pinge muutub nulliks
toodust järeldub et toodud Opvõimendi baasil mitte inverteeriva võimendus ei sõltu OP võimendi kui võimendus elemendi võimendist vaid ainult tagasiside elementide valikust. Toodud lülituse sisendtaksitus on märksa suurem kui OP võimendi sisendtakistus. Sisendtakistuse suurenemisel on selgitatav tagasiside toimel. Kui me anname võimendi sidendisse mingi pinge siis tekitab see ka sisendvoolu. Tagasiside pinge muutub aga selliselt et sisentite pingete erinevus läheneb nullile, see tähendab et vähenevad OP sisendi pinged ja järelikult väheneb ka sisendvool. Sisendvoolu vähenemine on aga samaväärne sisendtakistuse suurenesega. Tavaliselt jääb ikka sisendite vaheline erinev pinge kuid see ei ületa 0,5-1 mV. Sellest tulenevalt ka mitte inverteeriva sisendtaksitus suur ulatudes praktiliselt 100 MegaOhmini. Väljundtakistus aga väheneb. Kui suurendame võimendi koormust siis tekitab koormusvoolu suurenemine väljundtakistusel pingelangu ja väljundpinge väheneb. Väljundpinge vähenemine toob kaasa tagasiside pinge vähenemise, mis tõttu väheneb pinge inverteerivas sisendis. Nüüd pääseb maksmusele mitte inverteeriva sisendi toime seega sisendite vaheline pinge suureneb suurendates väljundpinget. Kirjeltatud toime on samaväärne väljundtakistuse vähenemisega. Mitte inverteeriva võimendi väljundtakistus ongi müne Ohmi piires see tähendab et ligi 100 korda väiksenm kui OP võimendi väljundtakistus.
Joonis 1.11.6
Inverteeriva võimendi puhul on ühendatud mitteinverteeriv maaga, ning sisendpinge antakse inverteerivasse sisendisse. Sinna antakse R2 tagasisidepinge. Eelmises punktis käsitletud püüab OP võimendi alati sellist olukorda kus sisendite vahel pinge on 0 kuna mitte inverteeriv sisend on maantatud siis tekib virtuaalne maa
Ka inverteeriva võimendi võimendustegur sõltub ainult tagasiside elementide ja ei sõltu OP võimeni võimendusest. Inverteeriva võimendis on määratud on 1 sest inverteerivas sisendis on virtuaalne maa ja sisendpinge poolt tekitatav vool on määratud just selle takistusega. Valemis olev miinusmärk osutab signaali vastasfaasisusele. Lülituse väljundtaksitus on suur sest sisendpinge ja tagasiside pinge on vastupidised. Kui koormusvool suureneb ja väheneb siis muutub inverteeriva sisendi pinge sisendis ja võimendi väähendab väljundvoolu et viia nulliks. On aga sama vääne väljundtaksituse suurenemisega.
OP võimendi sagedus karakteristika
Kuna OP võimendi kasutamisel on praktiliselt alati tekitatud tagasiside siis kehtivad temale automaat regureelimise seadused, sama põhjusel on otstarbekas sageduskarakteristika logaritmilises mastaabis, kus Y- teljel on võimendus detsibellides ja X-teljel sagedus dekaadides
JOONIS 1.11.8
Naturaalne ilma tagasisideta OP-võimndi ei ole praktiliselt kasutatava kuna ta läheb sisendiste tagasiside tõttu, sellise mitte satabiilsuse määrab automaatregureelimis teoorija, mille kohaselt kui tema amplituudi karakteristika lõikub 0- joonega suurema nurga all kui 20dB dekaani kohta. Stabiilsuse saamiseks tuleb viia sageduskarakteristika langus väiksema nurga alla kui 20dB/dekaani kohta. See saavutatakse sageduskoreksioonide elementide kasutamisega. Uuematel OP-võimenditel on see sisse ehitatud, vanematel tuleb lisada väljastpoolt. OP-võimendi arendatav võimendus sõltub tagasiside tugevusest, kui tagasiside on nõrk siis on võimndus suur, kui tugev siis väike samal ajal sõltub tagasiside tugevus sageduspiir, milleks loetakse sagetust millel esineb sageduskarakteristika langus kolme dB võrra ( see on samaväärne 0,7 K/0) on võimenduse sageduspiir nõrga tagasiside korralumbes 800Hz tugeva tagasiside korral aga umbes 20 KHz. Seega võime öelda et tagasiside kujundamisega saame valida (mõjutada) nii võimndusteguri väärtust kui sageduspiiri, seejuures ei tohi unustada et mingi tagasisidega ei saa minna väljaspoole korikeeritud OP-võimendi sageduskarakteristikat. Juhul kui see meid ei rahulda tuleb kasutada kõrgema transiitsagedusega transiitsagetust.
OP-võimendi rakendusi
Ajalooliselt võeti OP-võimendi kasutusele matemaatiliste tehete elektriliseks sooritamiseks, kuigi kaasajal kasutatakse OP-võimendeid enamasti universaalse elemendina leiab ta ikkagi kasutamist ka operatisoonide teostamisel. Nii näiteks automaatikas kus regureelitav suurus sõltub mitmest tegurist see on ....signaalist. kasutades summeerivat võimendit on võimalik neid toimeid liita kusjuures ka arvastada nende tegurite erinevaid esatähtsust.
JOONIS 1.11.9
Valides R1-R3ja Rts saame liitmise mastaabis 1:1 st kui U1 on 1V U2 2V ja U3 3V siis Uväljund on 6V valides aga takistusi R1-R3 sobivalt erinevatena saame muuta sisendsignaalide osatähtsust väljundsignaalis. Nii näiteks sesepõlemis mootori kütuse hulk sõltub 70% ulatuses sisse laske õhu kogusest 20% ulatuses mootori töötemperatuurist ja 10% sisselaske õhutemperatuurist liites erinevate andureite signaale erinevas mastaabis saame toseerida vajaliku täpsusega pihustava kütuse hulka.
Lahutavvõimendi
JOONIS 1.11.11
Lahutavas võimendis antakse üks signaal inverseerivasse sisendisse teine mitteinverteerivasse sisendisse, selliselt saadakse signaalide vastandtoimed, kui üks üritab väljundpinget suurendada siis teine vähendab ja vastupidi. Vältimaks sisendvoolude erinevuse mõju valitakse
Helisagedusvõimendi
Helisagedusvõimendi erineb OP-võimndi paasil tehtud võimendist selliselt et tal on nii alumised kui ülemised sagetused piiratud
JOONIS 1.11.12
Alumistel ja alumistel RC ahela milline ei lase üldse alalispinge signaali ja sisendisse jõudva määr sõltub takistuse R1 ja kondensaatori C1 mahtuvuse suhtes. Võimenduse kesmistel sagetustel määrab takistuse R1 ja R2 suhe (vaata inverteeriva võimnduse valemit) takistus R2 on aga šunteeritud kondensaatoriga C2 mille kaudu jõuab sisendisse tagasiside signaalina seda enam pinget mida kõrgem on signaali sagedus.
Komparaatorid
Komparaatoriks nim. lülitust mis teostab pingete võrdlemist, seega on komparaatoril alati 2 sisendit. Üht sisendit nim. tugipinge sisendiks ja sinna antakse see pinge mille suhtes teist pinget võrreldakse. Teine sisend on võrdluspinge sisend kuhu antakse see muutuv pinge mida me soovime etteantud tugipingega võrrelda. Pingete võrdsuse saavutamisel tekib väljundpinges hüpe või formeeritakse väljundvõimsus. Andes tugipinge mitteinverteerivasse sisendisse läheb opvõimendi väljund positiivsesse küllastusse kus väljundpinge on lähedane positiivse toitepingega, andes nüüd sisendpinge ka teisele sisendile ei muutu opvõimendi olekus esialgu midagi, seni kuni sisendpinge saavutab tugipinge. Niipea kui sisendpinge ületab tugipinge kasvõi mõne millivoldi võrra saab maksvusele inverteeriva sisendi toime ja võimendi väljund läheb negatiivisesse küllastusse. Asendimuutus toimub mõningase hilinemisega ja see on sisuliselt seotud väljundtransistoride küllastusest väljumisega, täpsemalt sõltub nimetatud hilistamine kasutatava opvõimendi sagedus omadustest. On võimalik võrrelda ka eripolaarsusega pingeid, sel juhul antakse need pinged üle võrdsete takistuste ühte opvõimendi sisendisse. Väljundsignaali polaarusus millist sisendit kasutatakse ja sellest kumma polaarusega pinge on antud hetkel suurem. Vaadeldud komparaator on hüstereesivaba, see tähendab tema rakendumis ja tagastumis pinged on võrdsed. Selline komparaator ei ole alati sobiv, sest kui näiteks võrdluspingeks on mingi anduri pinge ja selle väärtus kõigub vähesel määral rakendumispinge ümber, siis põhjustab see komparaatori korduvaid rakendumisi. Kui komparaatorile järgneb loogika siis toob see kaasa ka tarbetuid loogika rakendumisi mille kohta öeldakse, et „loogika läheb lolliks.“ Kirjeldatud olukorra vältimiseks tekitatakse komparaatoris tagasiside. Nimetatud tagasisidepinge antakse väljundist läbi takistuse R3 mitteinverteerivasse sisendisse. Selle tõttu ei ole mitteinverteerivas sisendis enam tugipinge vaid selle lisandub ka tagasiside pinge. See tagasiside pinge sõltub takistuste R2, R3 suhtest . Kui näiteks väljundis on positiivne pinge siis tuleb läbi R3’me täiendav positiivne pinge mitteinverteerivasse sisendisse ja seal mõjuv pinge on mõnevõrra tugipingest suurem. Tulemusena rakendub komparaator tugipingest kõrgemal pingel. Peale esimest rakendumist läheb väljundpinge negatiivseks ning osa sellest pingest antakse mitteinverteerivasse sisendisse, mille tulemusena muutub mitteinverteeriva sisendi pinge eelnevaga võrreldes negatiivsemaks. Tulemusena saamegi lülituses hüstereesi kus rakendumis ja tagastumis pinged on erinevad.
Opvõimendite liigid
Tingituna opvõimendite laialdasest kasutusest, esitatakse erinevates kasutusvaldkondades opvõimendite omadustele erinevaid nõudeid. Praktikas on väljakujunenud järgmised erinevate omadustega opvõimendite liigud:

Üldotstarbelised opvõimendid – on kasutusel valdkondades kus ei esitata erinõudeid ühelegi parameetrile. Enamasti on nad paigutatud kahe või nelja kaupa ühisesse korpusesse. Tüüpiliselt transiitsagedus Ft kuni 3MHz, nihkepinge väiksem kui 10mV, toitepinge väiksem kui 20V.

Täppisopvõimendid – suurevõimendus teguri ja väiksese nihkepingega. Võimendus tegur kuni 30 millionit, nihkepinge väiksem kui 100µV.

Eriti väikese nihkega opvõimendid – ettenähtud alalispingeliste signaalide mõõtmisteks mitmesugustes mõõteskeemides. Nihkepinge väiksem kui 10µV, triiv väiksem kui 1µV tunnis.

Väikese müraga opvõimendid – ettenähtud nõrkade vahelduvsignaalide mõõtmiseks, omamüra pinge väiksem kui 5nV.

Laiaribalised opvõimendid – suure väljundpinge kasvukiirusega ja neil puudub sisemine sageduskorrektsioon. Tänu suurele väljundpinge kasvukiirusele on neil ka lai võimendatav sagedusriba.

Väikese voolutarbe ja madalapingega opvõimendid – ettenähtud kasutamiseks patareitoitega seadmetes ja nende toitepinge ei ületa 3V.

Suure väljundpingega – kavandatud sellistele seadmetele kus vajatakse suuri väljundpingeid, väljundpinge 500V.

Suure väljundvooluga – kasutus seal kus vajatakse suuri väljundvoole, väljundvool kuni 30A.
Generaatorid
Generaatoriteks nim. lülitusi millised tekitavad meile soovitava sageduse ja kujuga elektrilisi võnkumisi. Nad jagunevad siinuspinge generaatoriteks ja mittesiinuselisteks. Siinus pinge generaatoreid on kolme liiki:

RC generaatorid

LC generaatorid

Kvarts generaatorid
Igasugune generaator on positiivse tagasisidega lülitus kusjuures siinuspinge genekates on tekitatud positiivne tagasiside ainult ühele sagedusele ja sellel hakkabki genekas võnkuma. RC generaatorites tekitatakse vajalik pinge takistustes ja kondensaatoritest koostatud filtritega. LC genekates tekitatakse nn. selektiivne tagasiside võnkeringide kasutamisega kusjuures kasutatava võnkeringi resonants sagedus määrab generaatori võnkesageduse. Kvarst genekates on võnkesagedus määratud kvarts resonaatori kasutamisega, milline toimib kõrgekvaliteedilise võnkeringina. RC genekad on praktikas levinud madalamatel sagedustel , LC genekad kõrgematel sagedustel ja kvarts genekaid kasutatakse siis kui nõutakse kõrgesageduse stabiilsusega võnkumisi.
RC generaatorid
RC generaator on võimendi milles on tekitatud positiivne ülekriitiline tagasiside, kus juures selle sageduse mil tagasiside toimib määrab sisendi ja väljundivaheline RC ahel. Toodud skeemis on vaja tagasiside ahelas pöörata signaali faasi 180 kraadi, sest inverteeriv sisend pöörab samuti 180. Iga RC lüli pöörab signaali faasi 0-90 kraadi, kolm lüli seega 0 – 270 kraadi. Järelikult peab leiduma sagedus mille faasinihe on 180 kraadi ja sellel sagedusel hakkabki generaator võnkuma. Kui pingestada võimendi siis tekib tema väljundis omamüra signaal. See on praktiliselt korrapäratu voolu kõikumine. Taoline korrapäratu signaal sisaldab aga kõikvõimalikke siinuspinge sagedusi. Järelikult leidub nende sageduste seas millele ka see sagedus, millele on tagatud positiivne tagasiside ja sellel sagedusel hakkabki genekas võnkuma. On ka veel teine RC generaatori lülitus mis kasutab opvõimendi mitteinverteerivat sisendit. Kasutades mitteinverteerivat sisendit tuleb tekitada selline tagasiside kus tagasiside ahelas geneeritaval sagedusel oleks faasinihe 0. Taolise sageduskarakteristikaga on lülitus mida nim. Wieni sillaks.
Peale genereerimissagedust määrava positiivse tagasiside ahela, mis koosneb RC lülidest R1, C1, R2, C2, kasutatakse taolises lülituses ka veel negatiivset mittelineaarset tagasisidet. See on teostatud takistitega R3, R4, ja ta toimib inverteerivas sisendis. Selle tagasiside ahela alumises õlas on termistor mille takistus sõltub temperatuurist. See tagasiside toimib võnkumiste amplituudi stabiliseerivana. Kui mingil põhjusel suureneb väljundpinge siis suureneb ka vool ahelas R3, R4. Selle voolu toimel termistor soojeneb ja tema takistus suureneb (siin kasutatakse positiivse temp. teguriga termistori ehk posistori). Kui suureneb R4 takistus, siis suureneb inverteerivasse sisendisse antav tagasiside pinge, st. tugevneb negatiivne tagasisid ja kui negatiivne tagasiside tugevneb siis väheneb võimendi võimendustegur vähendades väljundpinget endisele tasemele .
R=R1=R2; C=C1=C2
LC generaatorid
LC genekad kujutavad endast võimendus astet, mille koormusahelas(kollektorahel) on kollektortakistuse asemel võnkering ja milles on teostatud positiivne tagasiside. Vaadeldaval juhul kasutatakse tagasiside tekitamiseks transformatoorset tagasisidet. Mis saadakse sel teel, et induktiivpooli L ja Ls on keritud lähestikku ühisele südamikule. Transformaator sidestuse eeliseks on võimalus teostada sobitust väljund ja sisendahelate vahel, mille takistused on erinevad. Peale transformatoorse sidestuse kasutatakse ka veel autotransformatoorset sidestust ning ka mahtuvuslikku sidestust. Positiivne tagasiside saadakse mähise Ls otste sobiva ühendamisega nii, et baasile antav pinge oleks kindlasti väljundpingega vastasfaasis. Tuleb kasutada ka sidestuskondensaatorit, sest selle puudumisel lühistuks alalisvoolule baasiahel ning ei oleks võimalik fikseerida tööpunkti. Toitepinge tekivad omavõnke sagedusega sumbuvad võnkumised. Kui need võnkumised antakse positiivse tagasiside kaudu baasile siis nad tekitavad kollektorvoolu muutusi mis on samas faasis algselt tekkinud kustuvate võnkumistega. Kuna kollektorvoolu muutused hakkavad nüüd kaasaaitama voolu muutustele võnkeringis, siis muutuvad sumbuvad muutumised mitte sumbuvateks ja tekib püsiv genereerimine.
Kvarts generaatorid
Kvarts generaatorites kasutatakse kvarts resonaatoreid mis on üks Piezo elektrilise effektiga kristallide liike. See efekt on mis avaldub selles, et kristallile teatud sihis avaldada survet , et see tekitab mehaanilist deformatsiooni, siis kristallitahkude vahel tekib elektromotoorjõud mis on võrdeline toimiva rõhuga. Esineb ka pöörde efekt, st. kui rakendada tahkude vahele pinge siis tekib kristalli deformatsioon, see on mõõtmete muutumine. Kui rakendada Piezo kristallile vahelduvpinge , siis ilmneb tal nii mehaaniline kui ka elektriline resonant see juures kvarts kristallil esineb see resonants eriti teravalt ja resonants sagedus on määratud kristalli mehaaniliste mõõtmetega. Kvarts resonaator kujutab endast täpsesse mõõtu lihvitud kristalli mille külgedele on tekitatud elektroodid, kristall paigutatakse amortisaatoritele ja ka hermeetilisse kesta. Elektrilistelt omadustelt käitub kvarts vastavalt kus C1 on kristalli mahtuvus, C2 elektroodide mahtuvus, L kristalli induktiivsus , R kaotakistus. Nagu aseskeemitl nähtub on kvartsis nagu 2 võnkeringi: järjestik võnkering C1-L ja paraleel võnkering C2-L. Sellest tulenevalt ilmneb kvarts kristalli sageduskarakteristikal ka 2 resonantsi. C1 = 15pF, L = 8,3mH, C2 = 185pF, fj = 453kHz, fp = 470kHz. Kvarts resonaatoreid valmistatakse standarsetele sagedusetele üsna tiheda nimisageduste rea järgi. Kvarts kristalli eripäraks on see, et tema resonants sagedused on väga stabiilsed. Vähesel määral mõjutab neid temperatuur ja kui nõuded sageduse stabiilsusel on eriti ranged siis paigutatakse kvarts termostaati.
Sest tagasisideahelas kulgevad voolud on väiksemad ja ei ole ohtu, et tekiks kvartsi soojenemist teda läbiva voolu toimel. Kui aga ühendada kvarts võimendusastme kokkupuute ahelasse siis seal on see oht olemas. Positiivse tagasiside tekkimiseks on vaja, et tagasiside ahelas tekiks 180 kraadiline faasinihe(võimendusaste ise pöörab 180 kraadi). Vajalik faasinihe tagasisideahelas saadakse seal olevate kondensaatorite C1, C2 ja kvarts resonaatori abil. Selleks, et taoline faasinihe tekiks peab kvarts toimima induktiivusena ja selliselt ta käitub järjestik ja paraleel resonantsi vahel. Vähesel määral saab resonants sagedust järele reguleerida kondensaatorite C1, C2 valikuga.
KT Küs:
1. opvõimendi eripära ja üldised omadused(Miks vajatakse sümmeetrilist toidet, milline on sisemine ehitus)
2. opvõimendi 2 põhilülitust, lülituste omaduste erinevused.
3. opvõimendi sageduslikud omadused ja nende mõjutamise võimalused
4. opvõimendi komparaatorina, erineva toimega komparaatorid
5. generaatorite liigutus , erinevate eripära
Impullstehnika elemendid
Impulsside parameetrid
Kaasaegses elektroonikas ja eriti automaatikas kasutatakse nii alalispingelis, vahelduvpingelisi kui ka impulsilisi signaale. Erinevatel signaalidel on kasutamisel erinevusi ning lülituselementide reziimide kui ka kasutatavate lülituste poolest. Impulsilistel signaalidel on eripäraks see, et nende iseloomustamiseks on vaja märksa enam parameetreid kui siinus ja alalis signaalide korral. Impulsilise signaali all mõistetakse voolu, pinge või võimsuse lühiajalist kõrvalekallet püsivast tasemest.

Um - Impulsi amplituud ehk max väärtus, max kõrvale kalle impulsi vältel.

T Periood – ajavahemik , ühe impulsi algusest kuni teise sama polaarse alguseni .

F = 1/T sagedus (imp/sec)

Impulsside polaarsus – kõrvalekalde suund impulsi vältet, on olemas +, - ja kahe polaarseid impulsse(kahepolaarsete imp. korral korduvad perioodiliselt positiivsed ja negatiivsed impulsid ).

Impulsi kuju – pinge, voolu või võimsuse muutumise seaduspärasus impulsi kestel.

Impulsi kestus – ajavahemik impulsi algusest, impulsi lõppemiseni. bla bla, seepärast võib tekkida probleeme moonutunud impulsside kestvuse määramisel.
Ebakorrapärase impulsi korral määratakse sageli impulsi kestus tasemel 0,5 impulsi kestuseks poolkõrgusel.
7. harvenduse pöördväärtust nim. täiteteguriks.
8. Pausikestus Tp – ajavahemik impulsi lõppemisest kuni järgmise samapolaarse impulsi alguseni.
Nagu juba nimetatud, esinevad impulsside kuju moonutused mille sisuliseks põhjuseks on elektriahelate mittepiisav läbilaskeriba. Tekkivaid moonutusi vaadeldakse kahe eriliigilisena, esiteks külje ehk frondimoonutused mis avalduvad selles, et impulsi küljed venitatakse välja. Nende põhjuseks on ahela mittepiisav ülemine sageduspiir ja seepärast nim. neid ka kõrgsagedus moonutusteks. Impulsi esi ja tagakülje moonutused võivad olla erinevad ja seepärast tähistatakse nad ka erinevalt. Vastavalt Tf1, mis on esikülje ehk frondimoonutus ja Tf2 mis on tagakülje ehk langumoonutus. Kui on probleeme küljekestuste määramisega tingituna impulsi kujust määratakse need kestused tasemete 0,1 ja 0,9 vahel. Teiseks moonutuse liigiks on impulsi horisondi langus. Selle toimel tekib impulsi horisontaalsel osal langus. See on seotud mitte piisava sagedusriba alumise piirsagedusega ja teda nim. ka madalsagedus moonutuseks. Elektroonika seisukohalt on impulssignaalide asukohalt 2 probleemi. Esiteks kasutatakse enamasti transistoride lüliti reziimi kus impulsi kestel on transistor küllastuses. Impulsi lõppedes aga tekib hilistumine, sest transistori küllastusel koguneb baasi suurel hulgal lanegu kandjaid ja kui emittersiire suletakse jätkub nende liikumine kollektorisse ning transistori sulgumisel tekib kollektropinges võrreldes sisendpingega hilinemine. Selle hilinemise kestus on otseselt seotud kasutatavate transistoride sagedusomadustega. Mida kõrgem on transistori piirsagedus, seda lühem on nimetatud hilistumine. Teine probleem tuleneb sellest, et impulssidega kaasnevad siirdeprotsessid , mis tekivad nii impulsi algul kui ka selle lõpul. Need siirde protsessid mõjutavad signaali kuju ja nendega tuleb arvestada. Impulss signaalid on vaadeldavad mittesiinuseliste voolude ja pingetena, mille kohta on tõestatud, et nad koosnevad tervest reast erineva sagedusega siinus komponentide ehk harmooniliste summana millele on liidetud mingi alaliskomponent.
Siin U0 on alalis komponent bla bla. U1m on esimene harmooniline, mille sagedus võrdub impulsside kordussagedusega. U2m on teine harmooniline mille sagedus on esimest harmoonilisest 2 korda suurem jne. Mida kõrgem on harmoonilise number seda väiksem on tema amplituud. Peale järjekorra numbri sõltub iga üksiku harmoonilise osatähtus ka impulsside kujust ja harvendusest. Nii näiteks ristkülik impulsside korral puuduvad üldse kõik harvenduse täisarvkordsed harmoonilised, näiteks kui harvendus on 2 siis puuduvad teine, neljas, kuues jne. harmoonilsed. Impulsside moonutuste seisukohalt oleks vajalik üle kanda moonutusteta kõik harmoonilised, see nõuaks aga el. ahelate lõpmatu laia läbilaskeriba mis ei ole praktiliselt võimalik. Tegelikult ei ole selle järele ka vajadust sest kõrgemate harmooniliste mõju on impulsside kujule väike ja piisab kui kantakse üle teatav arv harmoonilisi. On levinud valem
Impulside moonutamine RC-ahelas
Signaalide ülekandeks võimendamisel ühest astmest teise kasutatakse teatavasti RC-ahelat mis võimaldab astmeid teineteisest alalisvooluliselt eraldada. Impulsi signaalide korral pöörata tähelepanu seal tekkivad siirdeprotsessid, kuna nendes kaasnevad impulsside moonutused. Iga impulsi algul toimub kondensaatori laadimine ja lõpul kondensaatori tühjenemine, nimetatud siirde protsessid toimuvad
kondensaatori laadimise ja tühjenemise protsesside kiirused sõltuvad ahela aja konstandist kondensaatori ja takistuse korrutis. Tekkivate moonutuste eristatakse piirrežiim. Kus impulsi jõuab siirdeprotsess . ja suure ajakonstandi ahela korral kus impulsi kestel jõuavad siirde protsessid ainult alatasellel on siire protsessi sõltuvalt nõutavast täpsusest loetakse ajavahemiku 3-5 taud. Küllal sageli on vaja määrata ajakonstanti kui on teada siirdeprotsessi graafik kui tõmmata eksponentfunksiooni alguset puutuja siis lõikub puutuja piirresiimi joonega täpselt ühe tau mõõdujaga.
Aja hetkel t1 kui saabub sisend impulss on kondensaator tühi ning lähtudes kirhofi seadusest igal ajahetkel kuna ajahetkel Uc=0 siis langeb kogu sisendpinge impulsi hetkel toimub kondensaatori laadimine pinge kondensaatoril tõuseb ja takistusel väheneb, kuna meil on tegemist väikese ajaahelaga siis impulsi vältel jõuab siireprotsess lõppeda st kondensaatori pinge saavutab sisendpinge ja pinge takistusel muutub nulliks impulsi lõppemisel ajahetkel t2 hakkab kondensaator tühjenema ajahetke takistuse ja takistuse R. Eeldates et ajatakistuse takistus on väike tekib ajahetkel t2 takistusel negatiivne pinge. Ja see pinge väheneb sama ajakonstandiga kui toimus laadimine toodus näeme et väikese ajakonstandiga ahelas formeeritakse ristkülik impullsisest millest positiivne vastab esiküljele negatiivne aga tagaküljele.
Suure ajakonstandiga ahel
cdma
suure ajakonstandiga ahela korral sõltub kuju peale ajakonstandi väärtuse veel ka sisendimpulside arvendusest vaatleme esmalt olukorda kus impulside arvendus on piisavalt suur, suure ajakonstandi ahela korral ei jõua siirdeprotsess impulsi kestel kuigi kaugele. St. pinge kondensaatoril tõuseb lineaarseks kuna siirdeprotsess toimub eksponendi algosal siis on pingetõus kondensaatoril lineaarne kondensaator tühjeneb pingetakistusel mis on ka ühtlasi ka väljundpinge on esifrondi kestel on võrdne sisendpingega ja hakkab siis langema koos kondensaatori tühjenemisega tulemusena tekib impulsi horisontaalse langus. Impulsi lõppedes tekkib tühjenemis voolust. Tekib impulsi horisondi moonutus delta U. Sõltub ajakonstandi ajakonstandi ja impulsi suhtest, mida suurem on ajakonstant seda väiksem on horisondi langus sest vähemal määral jõuab kondensaator impulsi vältel laaduda. Kui soovitakse juhtida impulsilisi signaale ühest astmest teise siis peab sidestusahel võimalikult suure ajakonstandiga. Sest siis on impulsimoonutused vastavalt väiksemad, kui impulside arveldused on väiksemad siis tekib olukord, kus pausi kestel ei jõua kondensaator lõplikult tühjeneda, talle jääb mingi jääkpinge vaid sisendpinge ja jääkpinge erinevus. Sellest tulenevalt laetakse kondensaatorit järgmise impulsil vähem tühjenemine toimub ikka sama seaduse järgi st. mingi protsent sellest pingest milleni laeti kondensaator ennem. Teatud impulsi arvu möödumisel tekib tasakaalu olukord, kus nii palju kui kondensaator saab juurde impulsi kestel annab ta ära pausi kestel.
tulemusena muutub väljundpinge laenguliselt sümmeetriliseks, sest samapalju kui impulsi kestel saab kondensaator juurde samapalju annab ta ka pausi kestel ära. Teisest küljset tähendab see aga seda, et väljundpingest kaob alaliskomponent, see on ka loogiline sest RC ahel ei lase alalispinget läbi suured või väikse ahela sõltub impulsi kestel, see tõttu võib üks ja sama RC-ahel sõltuvalt impulsside ksetel toimub väikse kord suure ajakonstandiga ahelaga.
Piirikud
Piiritukeks nimetatakse lülitusi, milles väljundpinge järgib sisendpinget kuna teatava tasemeni, mida nimetatakse piiramiks nivooks, selle ületamisel jääb aga piiriku pinge muutumatuks. Piiriku abil lõigatakse osa signaalist kui väljundisk piiramis üleval pool olev osa siis on tegemist ülalt piiramiseks kui alt olev osa siis altpiiramiseks, kui toimub piiramine alt kui ülalt siis on tegemist kahe poolse piiramisega.
Piirikuid kasutatakse:

Võimendite sisendiste kaitseks ülemäärase sisendpinge eest

Ühepolaarsete impulside eraldamiseks kahepolaarsetes impulsides

Ristkülikpingete saamiseks siinuspingest korduvate piiramiste ja võimendamisetega

Lühikeste ristkülikude saamiseks eksponent signaalidest
Signaalide piiramist saab teostada mittelineaarse tunnusjoonega elementide abil, milleks võivad olla kas dioodid või transistorid, vastavalt sellele on dioodpiirikud ja piiravad võimendid
Perioodpiirikud
Sõltuvalt sellest et kuidas on ühendatud dioodid tuntakse järjestik ja paraleel piirikud. Järjestik piirikus on diood ühedatud järjestiku koormustakistus, enamasti kasutatakse 0 taseme piiramiseks ja sel juhul sõltub piiriku toime dioodi ühendusviisist
Dioodi toime dioodpiirikus sõltub toimiva pinge polaarsusest kui dioodile toimib päripinge siis on dioodi takistus tunduvalt väiksem kui koormus väiksem ja Uvälj on ligikaudu võrdne Usis. Mõjuva vastupingel on takistus väga suur ehk väljundpinge sel juhul on väljundi pinge. Paraleel piirikutes on diood ühendatud tarbijaga paraleelselt paraleel piirikus toimub piiramisprotsess siis kui diood on päripingestatud, sel korral dioodi takistus on ja ta nagu lühistab koormustakistuse. Väljundpinge on sel ajal võrdne dioodi pingelanguga see on umbes 0,7 V., kui sisendpinge viib dioodi vastupinge režiimi siis on dioodi takistus väga suur (100mΩ) ja me võime ta toime jätta üldse arvestamata. Küll tuleb aga arvestada piiramistakistuse ja koormustakistuse suhet sest piiramistakistusel tekib mingi pinge kadu. Dioodpiirikutega on võimalik saada ka 0 erinevat piiramis nivood selleks tuleb lülitusse viia täiendav pinge allikas, mille toimel muutub dioodi avanemispinge 0 erinevaks. Taolised lülitused on realiseerimiseks küllalt tülikad ja neid kasutatakse küllalt arva. Dioodi asemel võib kasutada ka stabilitrone, sel juhul võime lihtsalt saada kahe poolse piiramise. Vaadeldav lülituses saadakse ülalt piiramine siis kui stabilitron läheb stabiliseerimis režiimi sel juhul piiramisnivoo = stabiliseerimis pingega. Alt piiramine saadakse siis kui stabilitron läheb pärisuuna režiimi ja siis on nagu tavalisel paraleelpiirikul 0,7 V
Piiravad võimendid
Võimendus astet on võimalik viia piiramisrežiimi 2 juhul

Kui transistor tüüritakse sulgerežiimi

Kui transistor tüüritakse küllastusse
Mõlemal juhul on vajalik sobiva koormussirge ja tööpunkti valik
punktis B saabub sulge režiim, transistor sulgub ja edasisel sisendpinge muutumisel väljundpinge enam ei muutu. Piiramisnivoo on määratud sisendpinge suhtes tööpunkti A ja sulgerežiimi pingete vahega. Küllastusrežiim tekib punktis C kus edasine sinesndvoolu suurenemine enem väljundvoolu ega ka väljundpinget ei mõjuta. Piiravate võimendite kasutamisel tuleb arvestada, et tegemist on ikkagi võimendusastmega st väljundpinge on suurem kui sisendpinge. Praktilisel kasutamisel tuleb arvestada, et üleminek võimendi režiimist sulgerežiimi ei ole väga terav tingituna sisendtunnusjoone kujust. Üleminek küllaldumis režiimi on küllalt terav st külastuse kasutamisel saame täpse ja terava piiramise.
Multivibraatorid
Multivibraatorid on laialt levinud ristkülik impulside generaatorid, millised võivad töötada sagetusel mõnest hertsist kuni 100 kHz-ni. Nad on 100% tagasisidega lülitused kus võimenduselementidena võib kasutada nii transistore, operatsioon võimendeid kui ka loogika elemente multivibraatorid võivad töötada oma võnkereziimis kus võnkesagedus on määratud lülituselementide valikuga, juhul kui vajatakse stabiilsemat sagetust võidakse kasutada sünkroniseeritud režiimi kus multivibraatori töö viiakse kooskõlla mingi teise signaali allikaga näiteks kvartsgeneraatoriga. Ka võib töötada multivibraator ooterežiimis kus ta toimib impulside formeerijana. St ta „ootab“ kuni saabub sisendimpulss seejärel formeeritakse soovitava amplituudi ja kestvusega väljundimpulss, ning seejärel ootab multivibraator uute impulside saabumist.
Transistormultivibraator
Transistormultivibraator kujutab endast kahe astmelist transistorvõimendit, mille teise astme väljund on ühendatud esimese astme sisendiga
Kui pingestada taoline lülitus siis tekivad mõlemas transistoris kolektori voolud ja kolektoritega ühendatatud kondensaatorid C1 C2 laetakse pingega. Kui kolektrovoolud oleksid konstantsed siis võiks see lülitus jääda taolisesse asendisse kui tahes kauaks. Tegelikkuses aga on kolektorvoolus kõikumised mis on tingitud põhiliselt laengukandjate korrapäratust liikumisest baasis, ning selle toimel tekivad voolu kõikumised mida nimetatakse oma müraks. Oletame et mingil ajahetkel esimese transistori kolektorvool suurenes, kolektorvoolu suurenemine toob kaasa kolektorpinge vähenemise. Kolektorpinge vähenemise tõttu hakkab kondensaator C1 tühjenema. Tühjenemis vool kulgeb kondensaatori positiivselt plaadilt läbi avatud olekus transistori VT1 läbi pingeallika ja läbi takistuse RB2 negatiivsele plaadile. Vool kulgedes läbi takistuse RB2 tekitab seal pingelangu mille miinus on suunatud VT2 baasile.
KUI VOOL LÄBIB TAKISTIT SEAL TEKIB PLUSS JA KUS VÄLJA LÄHEB SEAL MIINUS.
Tühjenemisvoolu toimel muutub VT2 baas negatiivsemaks VT2 kolektorpinge suureneb ning temaga ühendatud kondensaator C2 hakkab täiendavalt laadima . Laadimisvool kulgeb toiteallika plussist läbi RC2 läbi kondensaatori VT1 baasile. See tähendab C2 laadimisvoolu arvel suureneb VT1 baasivool baasivoolu suurenemine põhjustab omakorda kolektorvoolu suurenemist, see omakorda kolektrpinge vähenemist ning C1 jätkab tühjenemist VT2 baas muutub veelgi negatiivsemaks ja nii edasi tekib laviini taoline protsess, mille tulemusena VT1 küllastatakse ja VT2 suletakse. Tekkinud lülituse asend ei saa kesta lõpmata kaua kuna VT2 on suletud tühjenemisvoolust põhjustatud pingelangust takistusel RB2 tühjenemisvool väheneb aga eksponent funksiooni kohaselt ja vastavalt sellele väheneb ka negatiivne pinge VT2 baasil. Täpsemalt toimub siin kondensaatori ümberlaadimise protsess sest tühjenemisvoolu ahelas on pingeallikas E selle toimel püüab kondensaator ümber laaduda pingeni +E. kui pinge VT2 baasil saavutab +0,5 V siis avaneb VT2, tekib kolektor vool Ic2, VT2 kolektorpinge väheneb ja nüüd hakkab tühjenema C2. Tekib uus laviini taoline protsess, mille tulemusena küllastatakse VT2 ja suletakse VT1. Ka nüüd tekkinud olek (asend) ei ole igavesti kestev ja nii kujuneb vaadeldava lülituse tööks perioodiline transistoride sulgemine ja avanemine , mille käigus kolektorite pinged muutuvad lähedaselt ristkülikule. Ühe või teise transistori suletud kestvused sõltuvad astmete vahelise sidestusahela ajakonstandist St mahtuvust C1 või C2 ja takistusest Rb1 või Rb2. Kui astmete vehelised sidestusahelad on valitud võrdsetena siis on eritransistoride suletud oleku kestvused võrdsed väljundpinge harvendus =2 ja taolist multivibraatorit nimetatakse sümmeetriliseks multivibraatoriks. Kui aga valida sidestusahelad mittevõrdsetena siis muutuvad erinevateks ka suletud oleku kestvused ning taolist multivibraatorit nimetatakse mittesümeetriliseks multivibraatoriks.
Tavalise multivibraatori puuduseks loetakse mõnikord väljundimpulside esikülje kumerust , mis on tingitud sellest, et koos transistori sulgumisega toimub tema kolektoriga kondensaatori laadimine. Laadimisvool kulgeb impulside algul läbi kolektori takistuse ja laadimisvoolust põhjustatud pingelang ei luba kolektro pinget impulsi algul tõusta maksimaalse väärtuseni vaid alles siis kui kondensaator on täis laadunud.
OP-võimendiga multivibraator
Op võimendi mitte inverteerivasse sisendisse on toodud tagasiside läbi pingejaguri R1 R2, mis muudab selle sisendi polaarsuse sõltuvaks op-võimendi režiimis inverteerivasse sisendisse on aga ühendatud kondensaator C koos väljundisse ühendatud laadimistakistuse R3. Oletame et algolukorras on mitteinverteeriv sisend suurema pingega ja see tõttu läks OP-võimendi väljund positiivsesse küllastusse, mitteinverteerivas sisendis on positiivne pinge mille väärtus sõltub R1 R2 suhtest. Kondensaator hakkab laaduma läbi takistuse R3 laadimine toimub eksponent funksiooni korral ja inverteerivasse sisendisse tõiuseb praktiliselt lineaarseltkui inverteeriva pinge muutub suuremaks kui mitteinverteerivas siis läheb võimendi negatiivsesse küllastusse tema väljundpinge muutub negatiivseks ja ka mitteinverteeriv saab negatiivse pinge. Kondensaatorit hakatakse ümberlaadima ja see kestab seni kuni inverteeriva sisendi pinge muutub mitteinverteeriva pingest suuremaks, nüüd toimub jälle asendi muutus koos väljundpinge polaarsuse muutumisega ja nii edasi.
Ootemultivibraatorit on võimalik koostada ka loogikaelementitega
Algolukorras on DD2 väljundis 1 ja DD1 väljundis 0 kuna DD1 mõlemad asendid on asendis 1. Sisendimpulsi toimel läheb DD1 väljund 1 kondensaator C hakkab laaduma ja laadimisvool R tekidab seal pingelangu mis viib DD2 sisendi ühte väljundi aga nulli. Kuna DD1 alumine sisend on nullis siis ei juhtu midagi. See tähendab siis kui ülemine sisend. Kondensaatori tühjenemisvool väheneb eksponisaalselt ja sellega väheneb ka pingelang kuni DD2 sisendpinge kuni hetkeni millel saavutatakse loogika avanemispinge, nüüd läheb DD2 väljund ühte. DD1 väljund nulli ning lülitus on jälle algasendis kuni jägmise sisendi saabumiseni. Loogikalülitustega multivibraatori skeemides on sisendites näitaltult dioodid, nendel dioodidel otsest toimet lülitusel ei ole kuid nad on kaitseelementiteks, mis väldivad tugevat negatiivset pinget loogikasisendis st kui mingil põhjusel tekib mingi pinge siis diood vabaneb ja kaitseb sisendit tugeva negatiivse pinge eest. Reaalsete lülituste korral neid dioode ei vajata kui kasutame DDL loogikat küll on nad vajalikud ka OP loogika kasutamisel. (NB need kaitsedioodid võivad olla ka integraallülituste sees)
Impulsi liinides
Impulsiliste signaalide kasutamine on kasutamine on küllalt laialdane ja see pärast on vaja teada impulside käitumist liinides kuna signaale saatvad ja vastuvõtvad seadmed paiknevad sageli teineteisest küllalt kaugel ja neid saab ühendada ühtsesse süsteemi ainult liinide abil. Liinid jagunevad elektrilisteks ja optilisteks vaatamata optiliste järjest leienevale levikule jäävad elektrilised teatud valdkondates veel kasutusele pikemaks ajaks liin koosneb kahest juhtmest mille kaudu toimub signaalide edastamine taolist kahejuhtmelist loetakse liiniks sel juhul kui impulside kulgemiskestvus seal on võrreldavad impulside kestvusega. Elektriliinid jagunevad kahejuhtmelisteks ja koaksiaalliinideks. On lihtne ja odav kuid puudusena sobib ta ainult kõrgemate pingete korral sest nõrkade signaalide korral võivad magnetväljad indutseerida häire pikkeid on kasutatavad loogikasignaalide korral ja kui liin on kujundatud keeru paarina siis kui üks juhe on maandatud siis hakkab see toimima varjena. Koaksiaalliinis on üks juhe kujundatudki varjena see väline juhe kujutab endast punutud sukka ta kaitseb häirete indutseerimist sisemisse juhtmessse ja samal ajal ka signaalide kiirgumist ümbritsevasse ruumi sobib hästi nõrkade signaalide edastamiseks. Liinid kujutavad endast hajuparameetritega ahelaid nad koosnevad nagu lõpmata suurest arvust induktiivsustest, mahtuvustest ja takistustest mis on jaotatud pikkiliini.
Siin siis L1 ja R1 ja C1 on nimetatud jooksvad parameetrid see on liini induktiivsus, takistus ja mahtuvus liini pikkus ühiku kohta liini lihtsustatud aseskeem on ära jäätud takistus, sest liini kujundatakse võimalikult väikese takistusega, ning induktiivsust kujundatakse olevat ühes juhtmes ideaalseks liini töörežiimiks on kulgev laine režiim kus vool ja pinge liinis kulgevad baasis liini parameetrid seal kulgevate signaalide pinge ja voolu väärtusi liiniparameetrites kujunevad vastavalt pinge ja voolu suhted. Pinge ja voolu suhet liinis nimetakse lainetakistuseks laine takistus on ja tema väärtus sõltub liini ehitusest ja kasutavatest materjalidest. Koaksiaalliinides kasutatavaid kaableid valmistatakse kahe stantartse takistusega. Ja need loetakse üldotstarbelisteks ja nad leiavad kasutamist mõõtetehnikas 75 ohmilist kaablit kasutatakse televisiooni tehnikas. Arvuti võrkudes kasutatavad keerupaari lainetakitstus on 330 ohmi. Selleks et edastada kaduteta signaale peab järgima sobitustingimust. R = RL signaali allikaks on liin ja selleks et signaali allikast kanduksid signaalid kaduteta liini tuleb sobivalt kujundada signaali allika sisetakistus. Selleks kasutatakse trafosid sest trafo ülekande teguriga saab mõjutada primaari kanduvat takistust võib kasutada sobituselemendiks emitterjärgurit. Mille väljundtakistus peab võrduma liinilaine takistusega. Sõltuvalt sellest millega on koormatud liini lõpp võivad kujuneda erinevateks liini töö režiimid. Kõige sootsam on sobitatud liinirežiim kus liini lõpust on koormustakistus mille väärtus võrdub liinilaine takistusega. Ri=roo=RL vaadeldav ning sel juhul edastatakse liinist kaduteta tarbijale. Peale sobitatud režiimi on liini võimalik veel kaks piirrežiimi see on avatud liini kus puudub ja lühise režiim kus liini lõpus on lühis.
Impulside kujud
Kui meil on tegemist sobitatud liiniga nii et signaali allika sisetakistus ja liini lainetakistus on võrdsed siis jaguneb sisend pinge kahe võrdse takistuse vahel ning liinis hakkab levima pinge ½ Usis sisuliselt levivad liinis laengud ja taolises olukorras on pinge ja vool faasis. Teatud ajavahemiku mõõdudes jõuavad laengud liini lõppu. Kuna meil on tegemist avatud liiniga siis ei ole laengutel midagi muud teha kui tulla tagasi selle tulemusena vool liinis muutub nulliks mis on ka loogiline kuna laengutel ei ole kuhugile minna, liini lõppu jõudnud ja tagasi põõrdunud laengunud tõstavad liinis pinge kahekordseks. Siirdeprotsess lõppeb kui laengud on jõudnud liini lõppu ja sealt tagasi algusesse . Juhul kui me saadame liini lühikesi impulsse siis sarnaselt alalisvooluga pingestamisele ei ole liini lõpus laengutel kusagile minna ning nad peegelduvad tagasi. Sõltuvalt sellest kas me jälgime pinge või voolu impulsse on olukord erinev. Pinge impulsid peegelduvad liinilõpust samapolaarsetena voolu impulsidena voolu impulsida aga vastas polaarsetena sest laengute liikumise suund on nüüd eelnevaga võrreldes vastupidine . Kui liini lõpus on lühis siis on protsessi esimene pool eelnevaga võrerldes samasugune . St seni kui laengud jõuavad liini lõppu alalispingestatud liini võime kujutada et erinevates juhtmetes liiguvad erinimelised laengud ja kui liini lõpus need lengud kohtuvad siis toimub laengute vastastikune kompenseerimine, mille tulemusel pinge liinis muutub nulliks ja vool liinis kahekordistub. Impulside korral tähendab see aga seda et liini lõpust peegelduvad pinge impulsid vastaspolaarsetena voolu impulsid aga sama polaarsetena teades liini liiki ja sellest tulenevat ka impulside leviku kiirust on võimalik impulside kaas abil määrata liini rikke kohta selleks on meil vaja ainult mõõta ajavahemiku liini saadetud ja peegeldunud vahet. St peegeldunud impulsid on väiksema impulsiga kui liini saadetud impulsid. Peegeldunud impulside polaarsus sõltuba aga sellest kas see koormustakistus on lainetakistusest suurem või väiksem. Kui koormus takistus on lainetakistusest suurem siis on peegeldunud impulsid sama polaarsed kui aga väiksem siis on vastas polaarsed. Juhul kui koormustakistus võrdub lainetakistusega siis toimub impulside täielik neeldumine ning me võime kujutada, et liin jätkub lainetakistusega.
RC, multivibraatorid ja liinid

Impulside parameetrid impulside kestvuse leidmine kui on teada impulside sagedus ja harvendus

RC-ahel väikese ja suure ajakonstandi mõiste

Impulside määra selgitamine kui on teada ahela parameetrid (takistus ja mahtuvus) ja impulsi kestvus

Piirikute kasutus valdkond dioodpiirikute ja piiravate võimendite põhimõte

Transistor multivibraatorite tööpõhimõte

Multivibraator loogikaelementides

Ootemultivibraatorite üldine tööpõhimõte ja kasutusvaldkond

Ootevibraatorite transistoridel ja loogikaelementidel

Liini mõiste ja lainetakistus

Liini erinevad töörežiimid
JÕUELEKTROONIKA
Jõuelektroonika on elektroonika valdkond kus kasutatakse elektroonika elemente see on dioode, transistore ja türistore, pingete muundamiseks ja regureelimiseks.
Kolmefaasilised alaldid
Kui on võimalik kasutada kolmefaasilist toidet siis on sageli otstarbekas kasutada ühefaasilise alalidi asemel kolmefaasilist. Kolmefaasilistel alalditel on kaks olulist eelist:

Koormus jaguneb ühtlaselt faaside vahel ja ei teki ebasümeetrilist koormust mis on energia süsteemi seisukohalt mitte soovitav .

Kolmefaasilise väljundpinge alaldi pulsatsioon on väiksem ja suurema sagedusega, mis tõttu muutuvad lihtsamaks silufiltrid.
Kasutatakse kaht erinevat kolmefaasilist alalidi lülitust.

Poolperioodalalidi
Kolmefaasilises poolperiood alaldis on iga faasiga ühendatud üks diood, nimetatud dioodid hakkavad juhtima voolu kordamööda ajavahemikel mil antud faas nulli suhtes kõige positiivsem, nii juhib ajavahemikul T1>T2 diood VD1, ajavahemikul T2>T3 VD2, ajavahemikul T3>T4 VD3. Sellise töö korral kujuneb dioodi vool 1/3 perioodi vältel on . mõjuv vastupinge on Ur = √3U2max ja pulsatsiooni tegur p=0,25 sagedus fp = 150 Hz, alaldustegur Ka = 1,17. Eeliseks on lihtsus puuduseks aga see et vool läbi sekuntaarmähise kulgeb ainult 1/3 perioodi vältel. St trafo mähised on halvasti ära kasutatud. Lisades lülitusele kolm dioodi saame kolmefaasilise teistperiood lülituse milline on mitmest poolperiood puudusest vaba.
Täisperiood alaldis jääb tarbijaga järjestiku kaks dioodi ja vool tekib läbi nende dioodide, mille faasid antud hetkel kõige positiivsemad ja kõige negatiivsemad, nii näiteks ajahetkel t1 on kõige positiivsem faas A ja kõige negatiivsem B seetõttu kulgeb vool A faasist läbi dioodi VD2 läbi tarbija, läbi dioodi VD3 B faasile .
Regureelitavad alalidid
Väga paljudel juhtudel eelkõige alalisvoolu mootorite elektriajamites on vaja regureelida. Alalispinge saadakse tavaliselt vahelduvpinge alaldamisega. Kui asendada alaldis või osa dioode türistoridega saamegi regureelitava alaldi väljundpinge regureelimine toimub sel juhul türistore avavate impulside ajalise nihutamisega. Tööimpulside ajalist nihet nimetatakse regureelimis nurgaks, kui avada erineval ajahetkel siis muutub tema läbiva voolu keskväärtus ja vastavalt sellele.jaan on vana mun.
Esimesel poolperiood perioodil avatakse türistor positiivse poolperioodi lõpul, tekkiv voolu impulss on lühike ja see tõttu on ka väljundpinge keskväärtus väike. Teisel positiivsel poolperioodi keskel regureelimis nurk on 90 kraadi. Voolu keskväärtus ja ka väljundpinge on sel juhul pool võimalikust. Kolmandal positiivsel poolperioodil avatakse türistor positiivse poolperioodi algul see tähendab positiivsel on väiksem kui 90 kraadi ja väljundis saame maksimaalsele lähedasele pingele. Vaadeldud juhul oli koormuseks aktiivtakistus. See on kõige sootsam viis sest vool ja pinge on faasis. Ning vool tarbijas lõppeb poolperioodi lõpul on aga induktiivtakistus . Induktiivse koormuse korral aga ei ole tarbijat läbiv vool ja pinge enam faasis sisuliselt tähendab see seda et vool läbi türistori ei lõppe koos positiivse poolperioodiga vaid see kestab seni kuni türistori läbiv vool on muutnud väiksemaks hHoidevoolust. Seda ajavahemiku mille vältel peale poolperioodi lõppu jätkub vool läbi türistori nimetatakse kommutatsiooni nurgaks. Kommutatsiooni nurga väärtus sõltub koormuseks oleva induktiiv ja koormuse suhtest. Kommutatsiooni nurgast põhjustatud sulgub türistor hiljem kui aktiivkoormuse korral ja see tõttu päädeb väljundisse ka mingi osa negatiivsest poolperioodist tulemusena tekib väljundpinge vähenemine see tähendab et väljundpinge on väiksem kui aktiivkoormuse korral. Veelgi keerulisemaks läheb olukord kui tarbijaks on alalisvoolu elektrimootor . Sel juhul tekib väljundis ankrureaktsiooni tõttu vastu emt-ti. Vastu emj-ti tõttu väheneb võimalik reguleerimisnurk st ei ole enam võimalikkud suuremad reguleerimis nurgad sest türistur saab avaneda ainult siis kui aladatava pinge U2 hetkvärtus in suurem vastu elektromotoorjõu suurust.
Induktiivsve koormuse korral tuleb arvestada alati kommutatsiooni nurgaga. Kui on tegemist aktiivlehega on olukord märksa lihtsam sest türistorid sulguvad toitepinge null hetkel. Eristatakse kahe sugust reguleeritava alaldi reziimi. Katkev voolu reziimi kus voolu impulsside vahel on paus ja pidev voolu reziimi kus implussid järgnevad vaheldult teineteisele, ning toimub türistori voolude ümber kommuteerimine. Tarbija seisukohalt on pidev voolu reziim soodsam sest pulsatsioon. Sest teise reziimi olemasolu määrav koormuse induktiivsus milleks võib olla ka sinna lisatud induktiivsus. Nagu selgus tekib induktiivse koormuse korral vaid alles siis kui teda läbiv vool saab hoide voolust väiksemaks. See tõttu pääseb väljundisse ka osa neg poolperioodi pingest. Kui on soov seda nähtust vältida lisatakse väljundisse üks diood. Kuna selle dioodi kaudu pinge lühistub.
pidev voolu reziimis tekib kommutatsiooni nurga vältel olukord kus üheaegselt on avatud kaks diood elemente. Avatavas dioodis tekib suurenev vool ja sulguvas dioodis vähenev diood, põhimõtteliselt tähendab see alaldis lühise olukorda. Väljund pinge taolisel juhul sõltub avatud dioodidele, toimivate pingete aritmeetilise keskmise. Vaadeldavas skeemis kommutatsiooni dioodis tugevat voolu ei teki kuna trafo mähiste pinge on vastavas faasis. Kolmefaasiliste reguleeritavate alaldite korral aga muutub olukord märksa keerulisemaks sest seal ei ole mitte avatud dioodidele pinged arimeetilised keskmised. Ning taolistel puhkudel kasutatakse lülitustes lühisvoolusid piiravaid elemente. Reguleeritavad alaldid leiavad kasutamist reeglina suuremate väljund võimsuste korral, eriti kolmefaasilised lülitused. Alternatiivseks lülituseks mis on levinud on kasutada tavalist mitte reguleeritavat alaldit.
Vahelduvpinge regulaatorid .
Vahelduvpinge regulaatorid kasutatakse kas sümmistore või vastulülitatud türistore leiavad kasutamist kas valguse reguleerimisel mil koorumus on aktiuvne või ka elektrilistel kästitööristades millel on vaja reguleerida pöörlemis kiirust. Elektrilised käsitöötriistad on põhimõtteliselt induktiivse koormusega ja seal tekib sarnaselt reguleeritavatele aladitele ka kommutatsiooni nurga probleem.
Kui toitepinge pos poolperioodil avatakse ajahetkel T1 türistor siis tekib tarbijas suurenev voolu impulss mis ei lõpe ajahetkel T2 vaid voolu induktiivse iseloomu tõttu ajahetkel T3. Selles tingituna tekib tarbijal ka väike neg pinge impulss. Järgmisel poolperioodil avatakse ajahetkel suur T4 türistor T2 ning tarbijal neg polaarussega impulss. Reguleerides nurka alfa muutub voolu implusside kestvus ja vastavalt sellele ka voolu efektiiv väärtus ning seadme pöörlemis kiirus.
Kolmefasiliise pingeragulaator on põhiliselt levinud suure asünkroonmootorite käivitamise pehmendamiseks st neile ei anta käivitamisel mitte täit pinget vaid suurendatakse pinget teatud arvu perioodide vältel. Taolise võttega õnnestub näiteks tunduvalt vähendada ventilaatorite käivatamis müra. Sama võtet kasutatakse ka kontaktivabades lülitites kui tema lülitusrežiim on AS või SS
Alalispinge regulaatorid
Tänu pooljuht tehnika laialdasele arengule on viimastel aastakümnetel väga laialt levinud alalispinge impulssregulaatorid, nende kasutamine võimaldab väga täpselt regureelida alalisvoolu mootorite pöörlemiskiirust. Seejuures toimub kiiruseregureelimine küllalt suure kasuteguriga. Varem kasutati kiiruse regureelimiseks kas ergutus või ankruahelatesse lülitavad reostaate. Nende kasutamisel aga on kasutegur madal kuna reostaate läbib suur vool ja reostaatis muutub hulk energiat soojuseks. Pingeregureelimine toimub impulsi laiuse modulatsiooniga täpsemalt reguraatori alalispinge ei ole mitte rangelt võetud alalispinge
impulsregulaatori väljundpinge ühe polaarsete impulside jada. Ja pinge regureelimine toimub impulside kestvuse muutmisega. muutes impulside kestvust ehk laiust muutub väljundpinge keskväärtus mis on määrav mootori kiiruse regureelimisel. Kuna impulsspinge sisaldab teatavasti harmoonilisi, siis tuleb harmoonilised summutada ja selleks et impulsspingest saada alalispinget võib kasutada silufiltreid, see juures on alalisvoolu mootor tänu oma mähistele samuti voolu siluvaks elemendiks ja paljudel juhtudel ei olegi täiendavaid silufiltreid vaja. Impulsregulaatorid võimaldavad regureelida nii pinget kui voolu kus juures pinget vähendada kui ka tõsta. Ning vastavalt sellele tuntaksegi kolme liiki regulaatorid milliseid nimetatakse:

Ühe kravandilised regulaatori pinge polaarsus ja voolu suund ei muutu, küll saab regureelida nende väärtusi.

Kahe kravandilised regulaator on küll muutumatu pinge polaarsusega, kuid tema voolu suund võib muutuda, st ajamisse salvestunud energiat on tema abil võimalik võrku tagasijuhtida

Nelja kravandilised pinge regulaator võimaldab muuta nii pingepolaarsust kui voolu suunda, taoline režiim on vajalik reversseeritavate ajamites
Pinget vähendav reguraator ehk step -down converter
Oluliseks elemendiks impulspinge reguraatorites on mingi lülitana toimiv element milline antud juhul on skeemis PL selleks võib olla kas jõutransitor või ka GTO türistor, see element peab olema piisavalt suure vooluline (mitu sada amprit) küllalt kõrge tööpingega (vähemalt 500 V) ning küllalt kiire rakendumis kestvusega( töösagedus mõnest KHz – 10 KHz) kui lüliti lülitub siis tekib vool kuna mootori vastuelektromontoorjõud on väiksem võrgupingest koormuse induktiivtakistusel tekib elektromontoorjõud mis püüab voolu suurenemist takistada samal ajal toimub energia salvestumine nii koormuse induktiivsusesse magnetilise energiaga kui ka mootori rootorisse mehaanilise energiana, diood VD on kirjeldav voolu sükli ajal suletud. Kui avatakse lüliti PL siis muutub koormuse induktiivsusel elektrontoorjõu polaarsus sest induktiivsus proovib sõilitada endises suunas, nüüd muutub induktiivsus ise energia allikaks. Ning temas salvestunud magnetvälja energia muutub nüüd voolu energiaks vool läbi mootori ankru jätkub endises suunas kuid vool muidugi väheneb. Mootori põõrlemis kiirust määrab efektiivne pinge sõltub pooljuhtlüliti suletud ja avatud kestvuste suhtest, kuid see lüliti on pidevalt kinni siis saab mootor maksimaalse pinge ning kiirus on suurim. Kui see lüliti on võrdsete impulsidega suletud ja avatud siis saab mootor pool pingest ja nii edasi. Diood VD peab olema küllalt suure vooluline ning samal ajal küllalt kiire toimega. Vaadeldavas reguraatoris võib nii nagu alaldites kas pidev või katkev voolu režiim. Viimane ei ole elektriajami seisukohalt soovitav kuna sel juhul tekivad tugevad põõrlemiskiiruse muutused ühe või teise rešiimi muutumine toimub mootori induktiivsusest LL kui see osutub liiga väikeseks siis lisatakse mootoriga järjestikku veel täiendav induktiivsus voolu siluva toime tugendamiseks.
Pinget tõstev reguraator ehk step-up converter
Kui suletakse pooljuht lüliti PL siis tekib vool läbi induktiivsuse ja jüliti ( kontuur 1) induktiivsus L püüab induktiivsust takistada ja ta klemmidel tekib elektromentoorjõud mis töötab võrgupingele vastu. Toimub energia salvestamine induktiivsusesse. Nimetatud induktiivsus peab olema väga täpsete parameetritega nii et lüliti PL suletud oleku vältel ei tekiks induktiivsuse südamiku küllastust sest küllaltus eelses režiimis toimub maksimaalne salvestamine. See juures induktiivsusesse L salvestava energia hulk sõltub lüliti PL suled oleku kestvusest, mida kauem on see lüliti suletud seda rohkem energiat salvestub induktiivsusesse. Kui lüliti PL avatakse siis püüab induktiivsus voolu säilitada ning selleks muutub tema elmontoorjõu polaarsus, nüüd avaneb diood VD ning induktiivsusse salvestunud energia juhitakse tarbijale ja kondensaatorisse. Kondensaatorisse salvestunud energia arvel hoitakse voolu tarbijas järgmise energia salvestamise sükli ajal ning tarbija pinge on Kuna induktiivsuse elektromentoorjõud jääb sisendpingega järjestiku siis toimub vaadeldava lülituse abil pinge regureerimine toitevõrgu pingest ülespoole seejuures pinge tõstmise määr sõltub lüliti PL suletud oleku kestvusest.
Kujundades skeemi ringi, võime panna selle lülituse tööle energiat võrku andvana, kui näiteks on toimunud mehaanilise energia salvastamine, kraana koormuse viimisega üless, siis koormuse raskuse toimel alla liikudes ja lülitades lüliti PL, toimub energia salvestamine koormuse induktiivsusesse ( kui mootori mähiste induktiivsus on liiga väike võidakse sinna lisada induktiivsus) avades lüliti PL muudab induktiivsuse elektromontoorjõud oma märki pinge UL muutub suuremaks võrgupingest, ning salvestatud energia siirdub voolune i2 võrku, liites kaks vaadeldud skeemi, pinget vähendava ja pinget tõstva reguraatori saame kahe erineva voolu suunaga reguraatori.
taoline pinge reguraaroor võib töötada trammil, veorežiimis toimub lülitus pinget vähendavane, võrreldes esimese lülitusena puudub induktiivsus kuid samasuguse toimega on mootori mähised. Pinged millega kaasneb mootori pöörlemiskiiruse muutus, toimub türistori VT1 avatud oleku kestvuse muutmisega, kui VT1 sulgub avaneb diood VD2 ning mähistesse salvestunud magnetvälja energia muundatakse mootori mehaaniliseks energiaks. Mäest laskumisel kui mootori pöörlemissuund ei muutu, trammil on aga suur kineetiline energia siis esmalt salvestatakse mähise induktiivsusesse, avades türistori VT2 ja kui see suletakse liitub induktiivsuse elektromentoorjõud ankrureaksiooni elektromontoorjõuga ning avaneb diood VD1 ja kuna U2 on suurem kui Uvõrk siis siirdub salvestunud energia toitevõrku.
Nelja kravandilise pulsilaiusmuunduriga saab muuta nii voolu suunda kui ka regureerida kahe polaarset väljundpinget. Taolist muundurit nimetatakse ka reversiivset alalispinge muunduriks, teda kasutatakse muutuva pöörlemissuunaga ajamites vaadeldavas skeemis on pooljuhtlülititena kasutusel GTO türistorid(suletavad türistorid). Mootori talitluses on mootori elektromontoorjõud toitepingest väiksem st toimib pinget vähendav reguraator, muunduri pinget ja mootori kiirust regureeritakse GTO türistoridega VT1 ja VT2 türistorid VT3 ja VT4 on see juures välja lülitatud, kui türistorid VT1 ja VT2 on sisselülitaud läbib mootorit kasvav positiivne vool. Kui üks neist välja lülitada jätkub mootoris samasuunaline kuid kahanev vool, läbi dioodi VD1 või VD2 mootori pöörlemissuuna muutmiseks tuleb muuta pinge ja voolu suunda selleks lülitatakse türistorid VT1 ja VT2 välja ning VT3 ja VT4 sisse. Generaatori režiimis jääb pinge suund samaks kuid muutub voolu suund, mootori režiimiga võrreldes. Sel juhul avanevad dioodid VD3 ja VD4 ning voolu suund muutub joonisel näidatuga vastupidiseks. Töörežiimi kus korraga töötavad ainult kaks türistori (ülejäänud on välja lülitatud) nimetatakse ühepolaarseks talitluseks. Selles režiimis ei muutu pinge polaarsus. Lülitates türistore paari kaupa (VT1 VT2 ja VT3 VT4) moodustub väljundis nelinurkne vahelduvpinge, mille keskväärtus saab regureerida lülitite suhtelise lülitus kestvusega.
VAHELDID
Vahelditeks nimetatakse seadmeid mille abil toimub alalispinge muundamisen vahelduvpingeks, seadmeid mille abil toimub pinge muutmine ilma voolu liigi muutmiseta nimetatakse reguraatoriteks, vahendeid on kehte liiki sõltumatud ehk võrgust sünkroniseeritavad vaheldid nende abil toimub alalisvoolu energia suunamine vahelduvvoolu võrku seejuures sagedus on võrdne võrgusagedusega. Ja sõltumatud vaheldid, mille valduvpool on vahelduvvoolu sagedus on valitav juhtskeemiga.
Autonoomsed vaheldid
Autonoomsete vaheldite abil muundatakse alalispingetpinget vahelduvpingeks, voolu allikaks on tavaliselt akud ja kasutust leiavad katkematu toite alikates ja ka avarii toitealikateks autonoomsed vaheldid liigitatakse pinge ja voolu vahelditeks. Pinge vaheldi toiteallikaks on väikese sisetakistusega pinge allikas, millega on tavaliselt ühendatud rööpselt suure mahtuvuslik kondensaator, mis silub pinge kõikumisi tarbitava voolu muutuste korral. Vooluahela toitealliks on alalisvoolu allikas, mis toidab vaheldid konstantse alalisvooluga. Voolualikas moodustatakse tavaliselt alalispinge alikast, millega jadamisi lülitatakse suur induktiivsus. Enamasti leivad kasutamist pinge vaheldid.
Lihtsaimast vaheldid kasutatakse seksioneeritud pingeallikat ja ümberlülitina mingit pooljuht lülitit, millena võidaks kasutada kaht sobilalt sünkroniseeritud türistori või ka IGBT transistori. Asendis 1 kulgeb vool läbi tarbia paremalt vaskule. Asendis 2 vaskult paremale
Vaadeldud vaheldi korral on täidetud kaks vahelduvvoolu tunnust. Esiteks pinge polaarsus on vahelduv ja voolu suund on muutuv. Täitmata on ainult voolu siinuseline nõue sest vool tarbijas kujuneb eksponentide lõikudene kuna induktiivsuse koormuse korral toimuvad seal voolu muutused vastavalt LR ahela siirde protsessidele. taoline mittesiinuseline vool siseldab harmoonilisi ning need omakorda tekitavad täiendavaid kadusid . Taolist ristkülik pingest vahelduvvoolu tekitamist nimetatakse blokkjuhtimiseks.
Blokkjuhtivuse korral vajalik ümberlüliti võib olla kujundatud kas GTO türistoridest või IGBT transistoridest. Mõlemal juhul kasutatavad elemendid peavad olema suletavad st ajahetkel T1 toimub lülituselemendi avanemine ajahetkel T2 sulgemine, ajahektkel T3 T2 avanemine ja nii edasi vajadus täiendavate dioodide järel tuleb induktiivsusest. Kui meil ajahetkel tekib vool iL1 siis kui ajahetkel T2 element suletakse siis muudab märki induktiivsuse elektromentoorjõud ja vool jätkuma samas suunas kui vähenedes. Sest ta püüab säilitada voolu endises suunas, et see saaks toimuda on lisatud lülitusele dioodid, milliste kaudu kulgeb vool peale lüliti sulgumist praktikas eelistatakse IGBT transistore sest nende juhtimine on lihtsam naad on avatud sel ajavahemikul kui baasil toimib positiivne pinge, mille lõppedes transistor sulgub. GTO türistoride kasautamisel tuleb ajahetkel T2 formeerida täiendav sulgemisimpulss. Eelnimetatud dioodid on tavaliselt IGBT moodulitesse sisse ehitatud. On ilmne, et vaadeldud ümberlülitid peavad töötama nii, et naad ei lülituks sisse kunagi üheaegselt sest taolisel juhul tekib meil lühis. Selle vältimiseks kasutatakse kaitselülitusi, mis võivad olla ümberlülitumismoodulitele sisse lülitatud. Lühisvoolu piiramiseks kasutatakse türistoride või transistoridega järjestiku induktiivsusi. Peale blokkjuhtimisi võidakse kasutada ka pulssjuhtimist. Sel juhul lülitatakse pooljuhtlüliteid ühe põhiharmoonilise perioodi vältel korduvalt sisse ja välja nii et pinge keskväärtus muutuks ligilähedaselt siinusele taolisel juhul on harmooniliste toime väiksem kuid lülitite töösagedus on palju kordi suurem.
Praktikas on levinud sildlülituses autonoomvahlendid, mis koosneb põhimõtteliselt nagu kahest eelpoolvaadeldud lülitusest. Seejuures ei vajata seksioneeritud pinge allikat kuid kui kasutatakse kahe seksioneeritud pingeallikaga võrdset pingeallikaga pinget siis on tarbijale mõjuv pinge kaks korda suurem.
ligilähedaselt siinusele taolisel juhul on harmooniliste toime väiksem kuid lülitite töösagedus on palju kordi suurem. muutuk
Sildlülituses vajatakse nelja lülituselementi, milliseid lülitatakse kahe kaupa positiivsel poolpearioodil lülitatakse üheaegselt lülituselemendid VT3 ja VT2 negatiivsel poolperioodil aga VT1 ja VT4 vool tarbijas kulgeb erinevatel poolperioodidel erinevas suunas, lülituselementidega paraleelselt olevad dioodid toimivad sama viisi kui eelpool vaadeldud lülitustes. Paljudel juhtudel ei piisa ühe faasilisest vahelduvpingest vaid enamasti on vaja kolmefaasilist pinget. Sel juhul muutub vaheldi keerukamaks kuna on vaja 6 lülitite komplekti
Kolmefaasilist vahelduvpinget saadakse alalispingest lihtsamal juhul blokkjuhtimisega, vajalik 120* faasinihe faasidevahel saadakse ümberlülitite sobiva asendi juhtimisega. Ajahetkel T1 peab saama mootori mähise klemm U positiivse pinge klemm W negatiivse pinge ja klemm V nullpinge sellise olukorra saamiseks viiakse lüliti Ku asendisse 1 ja lüliti Kw asendisse 3, lüliti Kv aga asendisse 2. Faasimähised U ja V jäävad lülitatuks järjestiku ja null voolumähisega V, milline on ajahetkel T1 pingeta. Ajahetkel T2 on on asendis 3 Kv asendis 1 ja Kw asendis 2. Ajahetkel T3 on Kv asendis 3, Kw asendis 1 ja Ku asendis 2. Kuna kolmefaasilised vaheldid leiavad kasutamist põhiliselt suuremate voolu korral ja sell puhul on ka oluline vaheldi kasutegur siis kasutatakse lülititena kas IGBT või TMOSVET transistore. Nimetatud transitoride korral saadakse kõrge kasutegur sellega, et nende kolektori ja emitteri vaheline pingelang küllastuslang ei ületa kehte Volti .
Juhtplokk kujuneb tavaliselt suhteliselt keerukaks kuna ta peab tagama transistoride õigeaegse lülitamise nii et faaside vaheline faasidenihe oleks 120* seejuures ei tohi kunagi sisselülitatud olla kaks järjestiku transitori sest see oleks samaväärne lühisele. Transistoridega paraleelselt olevad dioodid on voolu juhtimiseks kommuteerimisel (vaata eelmises punktis antud kirjeldust). Vaadeldavast on ainult üks samm edasi sagedusmuundurini sel juhul tuleb muutetava sagetuse saamiseks vastavalt ümber kujundada juhtimisplokk. Vaadeldas lülituses nimetatakse ka kolmetaktiliseks lülituseks sest toodud plokkjuhtimisesega vahelduvpinge saamiseks on kolm erinevat transitoride lülitusolukorda. See juures on üheaegselt sisselülitatud (küllastatud) kaks transitori.
Kasutatakse ka keerulisemat juhtimissüsteemi mida nimetatkse kuuetaktiliseks juhtimisskeemiks. Sel juhul on voolu impulsid astmelised ja üheagselt on lülitatud kolm transitori tulemusena saadakse väljunpinge suurem efektiivväärtus, mis on sagedus juhtimisajamite korral eeliseks.
Kui me toidame kuuetaktilist kolmefaasilisest sildalaldist siis saame alaltatud pingeks 540 V. Kuuetaktilise plokkjuhtimise korral on väljundpinge ( astmelise pinge) maksimaalväärtus 360V pinge keskväärtus on 240 V seega ligi 20 % suurem kui tavalise siinuspinge korral. Kasutades taolist toitemuundurit saame pinge varu, mille kaasabil saame suurematel sagetustel suurema pöördemomendi. Tuleb aga arvestada et siinuspingest kõrvale kaldumise tõttu esinevad harmoonilsed kaod vaadeldud kuue juhtmimine on ikkagi pulsjuhtimine kus transitoride sisselülitamissagedus on madal. Kasutatakse ka pulssjuhtimist kuid sell juhul on transitoride lülitamissagetus vähemalt 10 korda suurem sest siinuspinge periood moodustatakse vähemalt 10 kuid sageli suuremast arvust impulsidest
Võrgupingega sünkronisseeritud vaheldid
Alaldist võib saada võrgust sünkroniseeritud vaheldi, kui alaldi ahelas on piisavalt suur induktiivsus ja kui alalispinge allikas on alaldatud pingega võrreldes vastupidise polaarsusega. Taolisel juhul hakkab nimetatud alaldi tööle vaheldina andes energiat alalispinge allikast võrku.
Vaheldamine on võimalik juhul kui sekuntaarmähise pinge hetkväärtus on suurem kui U st seda et pinge türistori anoodil peab olema suurem kui 0 teiselt poolt tähendab seda kui sekuntaarmähise pinge läbib nullpunkti kus X on vooluringi reaktiivtakistus türistori läbiva voolu muutumise kiirus on võrdeline vahega U-U2 kui see vahe on positiivne toimub voolu suurenemine. Kui me avame ajahetkel T1 türistori tüürnurgaga alfa siis kasvab vool kuni ajahetkeni T2 mil pingel U ja U2  võrdsustuvad, sel hetkel on vool maksimaalne. Järgneb voolu väheneb induktiivsusesse salvestunud energia on ära juhitud vool muutub 0 ja türistor sulgub. Vaheldite puhul opereeritakse ka järel. Vaheldite puhul ei ole lubatud pidev voolu režiim sel juhul kui avame türistori liiga vara kui ahela induktiivsus kua vool ei katke enne türistori enne avamist. Taoline on reziim on avariiline ja teda nimetatakse vääratuseks sest kuna türistori läbiv vool siis ei lülitu ka türistor välja ning kogu lülitus kaotab lülitavuse. Kuna türistor jääb lahti siis on see samaväärne sekuntaarlühisega kahe türistori vooluimpulsi vahel peab olema ka veel täiendav paus, et türistori siirded jõuaksid taastuda algasendisse. See ajavahemik sõltub türistori tüübist ja on suurusjärgus 100 ühikut seda ajavahemiku ka nurga ühikus delta sulgemisenurgaks. Nii nagu kõik poolperiood lülitused on ka vaadeldud poolperiood vaheldi, kuna tema kasutegur on väike. Märksa parema kasuteguri võimaldab vaheldi, mis on kujundatud lähtudes täisperiood alaldist.
Täisperiood vaheldis töötavad kordamööda nii et väljundvoolu saadakse pidevalt (primaar poolele) türistorid töötavad pausiga see tähendab et kui üks juhib siis siis teine on suletud ja vastupidi. Türistoride pausiga töötamine tagab nende juhitavuse. Vaheldi ja elektromontoorjõu töötava skeemid on samasugused. Kui pingeallika polaarsus peab olema vastupidine ning vaheldil peab olema pingeallikaga järjestiku kindlasti induktiivsus. Kui regureelitav alaldi töötab aktiivkoormusele siis on võimalik tüürimisnurk kuni 180* st kogu poolperioodi ulatuses kui aga koormus on aga induktiivne siis regureelitava aladi võimalik tüürnurk ainult 90*. 90-180* saame aga vaheldi.
Sagedusmuundurid
sagedusmuundur muudab etteantud sagedusega (võrgusagedusega) sisendpinge muudetava sagedusega ja väljundpingega. Sagedusmuundureid on kahte liiki: alalisvoolu vahelüliga sagedusmuundurid, mis koosnevad võrgu pinge alalidist ja alaldi väljundisse ühendavast autonoomsest vaheldist. Paikneb mis salvestab mis salvestab enengiat ja silub voolu ja pinget. Vahetud sagedusmuundurid ei sisalda alalisvoolu vahelüli ega ka energiasalvestit. Kasutatakse seda võtet väga suure võimsusega mootorite korral. Sagedusmuundureid kasutatakse töömasinates, kus on oluline kiiruse regureemine, kus juures mootoritena võidakse kasutada, nii asünkroon kui ka sünkroonmootoreid. Enamkautatav deapasoon on 20-200 Hz, kuid on ka mootoried mis võivad töötada mitu KHz. Suuremate võimsustega mootoreid töötavad ka sageli kõrgentatud pingega kuni 10 KV. Kõrgentatud sagedusega mootorid mis töötavad sagedustel kuni mõni KHz peavad olema konstrueeritud töötamise kõrgematel sagetustel sest mida kõrgemad on sagedused seda suuremad on kaod ning ja magnet ahelad tuleb seetõttu valmistada õhamatest plekkidest. Sagedusmuundurid peavad rahuldama järgmisi nõudeid:

Peavad arendava nõutavat pinget ja võimsust

Väljundpinget peab olema võimalikult siinuseline

Väljundpinge ja sagedus peavad olema mõlemad regureeritavad

Väike elektromagnetiline ja akustiline müra

Suur töökindlus ja pikk tööiga täiendavalt on soovitav et nad sobiksit töötama teiste muunditega ning oleksid lihtsalt hooltatavad.
Alaldi on reeglina kolmefaasiline , kuna see tagab ühtlase koormuse võrgule ja väiksema väljundpinge pulsatsiooni mille tulemusena lihtsustab alalisvoolu vahelüli. Alaldi võib olla kas mitteregureeritav, regureeritav (türistoridega). Regureeritava alaldi kasutamine võimaldab lihtsustada väljundpinge regureerimist, jääb ära pinge regureerimine vaheldis. Alalisvoolu lüli peab tagama vaheldile nõutava kvaliteediga alalissisendpinge sõltuvalt muundi kasututsotstarbest võib alalsvoolu vahelüli olla erinevalt lahendatud, lihtsamal juhul kujudab ta endast ainult trosselit, mis tagab väljundis pidevvoolu režiimi. Keerukuselt järgmine on LC- silufilter , mis on sobiv suuremate koormuste korral ja mis tagab kõrgema kasuteguri. Keerukuselt kolmas on pingereguraator, mis teostab pinge regureerimist pulsi laiusmodulatsiooniga. Kui kasutakse pingereguraatorit siis kaob vajadus pinge regureerimine alaldis. Mootori ja vaheldi vahele ühendatavad induktiivsused on vaheldi väljundpinge hüpete silumiseks. Küllalt sageli sisaldab alisvoolu vahelüli ka pidurdustakistit, mis lülitatakse sisse mootori pidurdamiseks, pidurdustakisti hajutab mootori pidurdusenergiat ja väldib pingetõusu filtri ja pinge tõusu. Asünkroonmootorite toiteks kasutatavad sagedusmuunditele esitatakse järgmised nõuded:

Väljundpinge peab olema võimalikult lähedane siinuselisele, sest impulsilised pinged tekitavad täiendavaid kadusid harmooniliste toime tõttu.

Mootori kiirendus ja pidurdusajad peavad olema muudetavad.

Väljundpinge regureeritavus vastavalt valitud mootori pinge sageduse karakteristikale.

Nad peavad taluma käivitusvoolu tõukeid.

Generaatorrežiimi või dünaamilise pidurduse võimalus.

Väike sisetaksitus et sagedusmuunduri pingelang ei mõjuta mootori tunnusjooni

Muundi võimsus peab olema vastavuses mootori võimsusega.
Kontaktivabad lülitid
Elektoromehaaniliste kontaktidegsa lülitusseadmed on terve rea puudustega, mis tulenevad eelkõige kontaktide olemasolust ja nimelt:

Lülituste arv on piiratud kontaktide kulumise tõttu

Kontaktide sädelemisest tekivad häired

Kontaktide põrutustundlikus

Küllalt pikk rakendumisaeg
Nimetatud puuduste kõrvaldamiseks on välja töötatud kontaktivabad lülitid, mis on ettenähtud asendama releesid ja kontaktorlibueid ning nedest kasutatakse kontaktide asemel lüliti toimega pooljuhtseadiseid. Kontaktpedeivabu lüliteid tüüritakse loogikasignaalidega ja sisend- väljundaahelad on sisetatud valgusvoo abil. Lülitselementideks on vahelduvvoolu korral kas sümmistor. Vastulülitatud türistoride paar või dioodsild koos türistoriga. Dioodsilla kasutamisel saab läbi ühe türistoriga, juhtelektroonika lihtsustub
Alalisvoolu lülitite puhul on ainsaks võimaluks suurevõimsuslikud transistorid
Kontaktivabu lüliteid valmistatakse vooludele 2 kuni 80A alalisvoolu lülitustele pingetele 60, 200 ja 350 V, vahelduvvoolule 650 ja 850 V kujundatud on nad kas ühe, kahe või kolmefaasilistena, kontaktivabadel lülititel on ka puudusi:

Suuremad lülituskaod ΔU sest pooljuhtelementidel on sisselülitatud režiimis pingelang kuni 2 V tarbija töörežiimi see nimetamisväärselt ei mõjuta kuid lülitis endas tekitab märgatav soojuse hajumine,
mis tõttu paigutatakse võimsamad kontaktivad lülitid radiaatoritele.
Puuduseks on ka asjaolu, et pooljuht elemendid juhivad välja lülitatud olukorras ikkagi mingit väikest voolu (kuni mõnikümmenst mikroamprit) selline väike vool ei käivita küll tarbijat kuid hoiab tarbia klemmid pinge all sisselülitatd on mõni ohm kuid väljalüitatult on 10 kΩ. Samal põhjusel puudub ahelates ohutustehniline õhuvahe, selle teitamiseks lisatakse kontaktivabale lülitile täiendav lüliti või tagatakse lihtne ahela lahtiühendamise võimalus. Kontaktivabade lülitite eeliseks on erinevad lülitusrežiimid, millised on teostatud lüliti juhtelektroonika abil.
Kõige lihtsam lülitamine on nullist lülitamine ZS(ziro switsing). ZS lüliti lülitab voolu sisse sisselülitamissignaali saabumise hetkele järgnevad nullpunktid st kui sisendsignaal saabub ajahetkel t1 siis lülitamine toimub ajahetkel t2 seega võib tekkida hilistumine poolperioodkestvuse võrra.
IS – instant swits (kiirelt lülitamine) kiirelt lülitav lüliti rahendub koheselt sisendsignaali saabumise hetkel kui sisendsignaal saabub t1 siis rakendub lüliti t1. IS kasutatakse neil juhtudel kui on vaja erinevaid lülitatavaid mehanisme väga täpselt ajastada.
Tipust lülitavad lülitid rahenduvad sisendsignaali saabuvalt järnevalt pinge maksimuumil, sellega saavutatakse alghetkel tarbijas maksimaalne vool, mis on oluline eriti mitmesuguste tõmbesoleneodide korral, kus maksimaalse tõmbejõu saamiseks mis on oluline just alghetkel on sovitav suurendada toimivat pinget.
Kõik vahelduvvoolu kontakivabad lülitid teostavad väljalülitamist sisendsignaali lõppemisele järgnevas nullhetkes st väljalülitumine võib hilineda maksimaalselt poolperioodkestvuse võrra. Ka kõik türistoduse oluliseks türistoride puuduseks on see et nad ei talu järske pinge muutusi täpsemalt pinge muutumise korral võivad türistorid iseeneslikult avaneda, kui vahelduvvoolu võrgus on kvaliteetne siinuseline pinge siis praktiliselt seda ohtu ei ole. Praktiliselt liigub võrgus mitmesuguseid häireimpulsse, millised on küllalt järsu esifrondiga nende algseks põhjuseks häirete põhjustataks on võimsate seadmete sisse ja väljalülitamine, mille toimel tekib võrgupinge järsk muutus, need impulsid levivad võrkupidi laiali ja võivad põhjustada kontaktivabade lülitite vääravanemist. Häirete toime vältimiseks on kolm võimalust:

Varistorid - varistoride põhiomadus tema takistus sõltub rakendatud pingest, mida kõrgem pinge seda väiksem takistus ja häirete vastaselt toimivad nad nii et juhivad häireipulsi KVL ist mööda ning need lühikesed impulsid seal mingit toimet ei oma. Lüliti jääb aga rakendumata mõneti sarnene on RC-ahelate toime.

RC- ahelad - Kondensaator ei luba oma klemmile järsku pingemuutust ja see tõttu juhitakse ning nende häireimpulsside energia põhjustades kondensaatorite laadimist sumbub takistites. Väga sageli on häirevastased RC- ahelad kontaktivabade lülititega kokku ehitatud.

Summutus induktiivsused nende toime tuleneb sellest et induktiivsused on järskudele pingemuutustele suureks takistuseks ja see tõttu häireimpulsid ei pääse edasi.edasi ikka edasi. Induktiivsuste kasutamisel tuleb tähelepanu sellele et neile lubatav vool oleks vastavuses lülitatava objekti vooluga
IO – instand on (kiirelt lülitav). Kiirelt lülitav lüliti rakendub koheselt sisend signaali saabumise hetkel. St kui sisend signaal saabub ajahetkel t1 siis rakendub ka lüliti t1.
PS – tipust lülitatav. IS lüliteid kasutatakse neil juhtudel kui on vaja erinevaid lülitatavaid mehhanisme väga täpselt ajastada. Tipust lülitatavad lülitid rakenduvad sisend signaali saabumisele järgnevalt pinge maksimumil. Sellega saavutatakse alghetkel tarbijas maksimaalne vool mis on oluline eriti mitme suguste tõmbes solenoidide korral, kus maksimaalse tõmbe jõu saamiseks mis on oluline just tõmbe alghetkel on soovitav suurendada toimivat pinget.
OPTO elektroonika alused
Mida kiireks läheb informatsiooni edastamine, seda laiemat läbilaske riba nõutakse signaale edastavalt kanalilt. Empiiriline valem seostab impulsi kestvuse ja nõutava sagedusriba kui näiteks sagedus on 330 MHz siis on selljuhul impulsikestvus 1,5 nanosek ja nõutav sagedus riba 2 GHz reaaalsed koaksiaal liinid ei võimaldagi rohkemat kuni 10 GHz järelikult tuleb leida mingeid teisi lahendusi. Laialt levinud lahenduseks on optiliste kaablite kasutamine esmalt levisid nad kaugside võrkudes kus on vaja üheagselt edastada suurt hulka telefoni kõnesid. Seejuures kasutatakse kanalite tihendamise meetodit mis tuleneb sellest telefoni kõne edastamiseks vajaminev läbilaskeriba on üsna kitsas(u. 300Hz) . Üksikud kõned moduleeritakse kõrgematele sagedustele ja nii näiteks 3GHz läbilaske riba korral mahub sinna tuhandeid kõnesid. Märksa tõsisemad nõuded tekkisid arvuti võrkude kasutusele võtuga kusjuures arvutite töösagedused on liikunud järjest kõrgemate sagetuste poole. Sellisel juhul ongi praktiliselt ainsaks võimaluseks optiliste kaablite kasutamine. Peagi avastati et kui võtta kasutusele optiline kaabel siis kujuneb ta universaalse kasutamisega sidevõimaluseks. Peale laia läbilaske riba mida võimaldab valguskvantide kõrge sagedus on optilisel sidel ka veel terve rida muid eeliseid.

Häirekindlus – elektromagnetilised väljad ei mõjuta mingil määral optilises kaablis kulgevaid signaale.

Väiksemad kaabli mõõtmed – kuna ühe sooneline optiline kaabel on sama edastamisvõimega kui 900 paariline telefoni kaabel

Kergem kaal – kuna kasutatav klaaskiud või ka plastmass on vasest 3X kergem

Turvalisus – kuna optilisi kaableid on praktiliselt võimatu „pealt kuulata“ ilma et see ei oleks vastuvõtu poolel märgata

Elektiline ohutus – kuna tingituna optilisest signaalist jäävad ära kõik isolatsiooni probleemid.
Valguskiire levimise kiirus erineva tihedusega keskkonnas sõltub keskkonna tihedusest. Samuti sõltub KK tihedusest kiire murdumisnurk. Teatud nurgast alates tekib erinevate keskkondade pinnal kiire peegeldumine . Kriitiliseks nurgaks nimetatakse sellist kiire langemisnurka, mille juures valguskiir peegeldub sama nurga all. Praktiliselt liigub optiline signaal optilises kaablis peegeldumistega. Millega toimub soone ja kattekihi pinnal.
Taoline peegelduslik levik tekib kaablis siis kui kattekihi murdumis tegur on kiud murdumistegurist väiksem. Soone materjalina kasutatakse kas klaaskiudu tavaliselt läbimõõduga 0,1 mm või ka plastmass kiudu mille läbimõõt on tavaliselt suurem. Magistraalvõrkudes kasutatakse klaaskiudu kuna tema sisemised kaod on väiksemad, lokaalsetes arvuti võrkudes aga kasutatakse plastkiudu, kuna plast kaabel on odavam ja talub paremini painutusi. Nii kaabli soon kui kate ei tohi monteerimisel ega eksplotatsioonis vigastada, sest vigastuse kohtades ei teki enam korraliku sidestust. Selle tagamiseks on ka kõige lihtsama ehitusega kaablid kaitstud lisaks kattekihile veel kaitsekattega. Kaitsekihiks on mingi mehaaniliselt tugav plastmass, nagu polütoriaan või PVC, mitmesooneliste magistraalkaablite korral milliseid võib riputada ka õhku on mehaanilise tugevuse saavutamiseks lisatud kaabli keskele terastross ning väljast veel omakorda. Optilise signaali allikaga kus saadakse valgussignaal kasutatakse kas valgusdioode millised või töötavad kas punases või infrapunases piirkonnas, kuna kiire kiire nähtavus ei ole siis kasutatakse punast või infrapunast on valgusdioodi kasutegur kõrgem. Suurema intensiivsuse valgussignaali saamiseks kasutatakse laserdioode. Laserdioodide tööpõhimõte on mõneti sarnane valgusdioodidega kuid nad sisaldavad veel optilise tagasiside tekitamiseks optilist resonaatorit. Laserdioodi valgus on koherentne tänu sellele omadusele on kaabli sisesed peegeldused täpsemad ja väiksemate signaali kadudega. Vastuvõtu poolel see on valgussignaali muundamiseks elektriliseks kasutatakse optrone. Kasutatava optroni tüüp sõltub edastava signaali iseloomust dioodoptronid on hea lineaarsusega kuid väikese ülekande teguriga(sobib analoonsignaalide korral). Enamlevinud on transistoroptronid kuna neil on suurem ülekande tegur ja naad on piisavalt kiired.