Rakenduselektroonika konspekt (0)

Rakenduselektroonika

Sisukord

Sisukord 1
1. Võimendid 2
1.1. Võimendite liigid ja neid iseloomustavad parameetrid 2
1.1.1. MSV (madal sagedus võimendid) 2
1.1.2. Alalispinge võimendid 2
1.1.3. Ribavõimendi 3
1.1.4. Lairiba võimendi 3
1.3. Võimendamisel tekkivad moonutused 4
1.4. Mittmeastmelised võimendid 5
1.5. Lõppvõimendid 7
1.6. Vastastakt võimendi 8
1.6.1 Vastastakt võimendi Parameetrid 11
1.7. Tagasiside võimendites 13
Meeldetuletus ! 14
1.7.1. Tagasiside lülitusi 15
1.8. Inverteeriv võimendi 16
1.9. OP-võimendi rakendusi 17
1.9.1. Summeeriv võimendi 17
1.9.2. Lahutav võimendi 17
1.9.3. Helisagedusvõimendi 17
1.9.4. Komparaator 18
1.10. OP-võimendi sageduskarakteristikud 19
1.11. OP-võimendite liigid 20
2. Generaatorid 21
2.1. RC ahelad . 21
2.2. LC Ahelad 22
2.3. Kvarts ahelad 23
3. Inpuls tehnika elemendid 24
3.1. Impulside moonutumine RC ahelas 26
3.2. Piirikud 28
3.3. Multivibraatorid 30
3.4. Ootemultivibraator 32
4. Kontaktivabad lülitid 33
5. Kolmefaasilised alaldid 35
6. Reguleeritavad alaldid 36
7. Reguleeritava alaldi töötamine vastu elektomotoorjõu 38
7.1. Komutatsioon 39
7.2. Vahelduvpinge regulaatorid 40
7.3. Alalispinge muundurid ehk regulaatorid 41
7.4. Muutuva voolu suuunaga kahe kvatandiline muundur 42
7.5. Vaheldid 43

1. Võimendid

1.1. Võimendite liigid ja neid iseloomustavad parameetrid

Võimendi on seade, mis suurendab signaali pinget, voolu või võimsust kusjuures see protsess peab toimuma võimalikult ilma signaali moonutusteta. Võimendamise protsess toimub toiteallika energia arvel ja sellest tulenevalt me võime vaadelda võimendit kui regulaatorit või ventiili, mis juhib toiteallika võimsust tarbijasse kooskõlas signaali muutustega.
Võimendeid liigitatakse mitmesuguste tunnuste alusel. Nii võib liigitada võimendeid sõltuvalt sellest millist võimendus elementi kasutatakse vastavalt sellele on olemas lampvõimendid, transistor võimendid ja intergraal võimendid.
Sõltuvalt sellest kas põhiliseks võimendatavaks parameetriks on pinge, vool või võimsus eristatakse pinge, voolu ja võimsus võimendeid. Väga levinud on liigitada võimendeid eel- ja lõppvõimenditeks. Eelvõimendi ülesandeks on suurendada signaali pinget või voolu sel määral, et sellest piisaks lõppvõimendi tüürimiseks ehk võib ka öelda et eelvõimendi väljund ühendatakse lõppvõimendi sisendiga. Lõppvõimendi ülesandeks on arendada koormusel nõutavat signaali võimsust, ehk lõppvõimendi väljund ühendatakse alati koormustakistusega ja lõppvõimendi peab olema kujundatud nii, et ta suudaks arendada koormustakistuses nõutavat võimsust.
Järgmine liigitus liigitab kasutus otstarbe järgi. Kuna kasutus otstarbest sõltub olulisel määral ka võimendilt nõutav amplituudi sagedus karakteristika, siis on ka selle karakteristika kuju võimendite liigituse aluseks.

1.1.1. MSV (madal sagedus võimendid)

Madal sagedus ehk ka helisagedus võimendid leiavad kasutamist helisignaalide võimendamisel. Sellest tulenevalt on nad vahelduvpinge võimendid, mis toimivad sagedus piirkonnas 20Hz kuni 20kHz, mõnikord ka kõrgemal.

1.1.2. Alalispinge võimendid

Alalispinge võimendid on laialt levinud võimendid automaatika süsteemides, sest väga palju automaatikas kasutatavad andurid arendavad väljundpingena alalispinget. Tüüpnäide: termopaar , mille välund on 10 kuni 40mV, mis vajab kasutamiseks kindlasti võimendit. Oluliseks tunnuseks alalispinge võimendile on see et alumis sagedus piir peab olema null. Ülemine sageduspiir on tavaliselt mõni kilohertz ja see peab olema nii kõrge seepärast, et võimendi peab regeerima ka kiiretele signaali muutustele. Ülemise sageduspiiri konkreetne väärtus sõltub kasutusvaldkonnast.

1.1.3. Ribavõimendi

Ribavõimendi võimendab signaale ainult teatud kindlas sagedus vahemikus. Sagedusest f1 kuni sageduseni f2. Kusjuures see võimendatav ribalaius võib sõltuvalt kasutusalast olla erinev ja ka võimendatavate sageduste väärtus võib samuti olla erinev sõltuvalt kasutusvaldkonnast. Näiteks katla leegi signaal on sageduspiirkonnas 10 kuni 40 hertzi ja sellise riba võimendus asub leegi regulaatoris.
Eriti kitsa ribaga võimendeid kasutatakse raadio tehnikas vastuvõtja häälestamiseks soovitavale jaamale st. need võimendid peavad olema ümber häälestatavad. Tavalised valitakse selektiivseteks võimenditeks ja kui nad baseeruvad häälestatavatel võnkeringidel, siis ka resonants võimenditeks.

1.1.4. Lairiba võimendi

Lairiba võimendit kasutatakse impuls signaalide võimendamisel, sest impulsilised pinged koosnevad harmoonilistest ja kui soovitakse, et impulsi kuju võimendamisel ei moonutuks tuleb võrdeliselt võimendada kõiki hormoonilisi. Taoliste sageduste karakteristika on kujult sarnane madalsagedus karakteristikaga, kuid võimendatav sagedusriba on märksa laiem st. alumine piirsagedus madalam (10Hz ringis) ja ülemine piirsagedus kõrgem ulatudes MHz piirkonda.
1.2. Võimendustegur – väljundsignaali suhe sisend ja väljund signaali vahel ; ;
; ;
Võimendatav sagedusriba so. signaali võimendamise sagedus vahemik, mille ulatuses võimendus tegur ei lange alla kokkuleppelist piiri ja see kokkuleppeline piir on enamasti 0,7K0
Väljundvõimsus – (Pvälj) so. signaali sageduslik võimsus, mida võimendi on võimeline arendama koormustakistuses ja millele on projekteeritud lõppvõimendi, ning mille juures signaali moonutuste määr ei ületa lubatut. Tuntakse keskmise võimsuse mõistet so. võimsus mida võimendi on võimeline arendama pidevalt ja impuls ehk hetkvõimsuse mõistet. See on võimsus mida võimendi on võimeline arendama signaali tipp-hetkedel.
Nimisisendsignaal – so. sisendsignaali amplituud väärtus, mille juures võimendi arendab väljundis nimivõimsust ja millele võimendi on projekteeritud.
See on takistus millega võimendi mõjutab sisendsignaali allikat. Teine on väljundtakistus so. kujutletav takistus mis on väljundpinge sisendgeneraatori takistus.
Sisendtakisti määrab põhiliselt võimendus element, kuid seda mõjutavad ka tööpunkti fikseerimise takistused. On soovitav et sisendtakistus oleks võimalikult suur, sest mida suurem on sisendtakistus, seda vähem koormab ta signaali allikat. Väljundtakistuse väärtus sõltub lõppastmes kasutatavatest võimenduselementidest. Selleks et tarbijale antav signaali võimsus oleks maksimaalne, peab väljundtakistus võrduma tarbija takistusega.

1.3. Võimendamisel tekkivad moonutused

Võimendamisprotsessil võivad tekkida kahesugused moonutused: lineaarmoonutused, ehk sagedusmoonutused, mille põhjustajaks on lülituses leiduvad sagedusest sõltuvad elemendid so. kondensaatorid ja intuktiivsused. Nende toimel hakkab väljundsignaal sõltuma signaali sagedusest, kusjuures võib muutuda nii signaali amplituud, kui ka faas. Amplituudi moonutused avalduvad võimendusteguri sõltuvusest signaali sagedusest.
Nii näiteks tekivad helisagedus võimenditel võimendusteguri langused nii madalatel kui kõrgetel sagedustel . Faasi moonutused avalduvad faasi sagedus karakteristikul. Inimkõrv signaali moonutusi ei taju ja seetõttu pole nad helisagedus võimenditel olulised. Võimendi ... võimendi alumine sagedus piir ja võimendi ülemine sageduspiir. Mittelineaar moonutused avalduvad signaali hetkväärtuse erinevas võimendamises ja selle põhjuseks on võimendus elementide so. transistoride mitte lineaarsus. Nii näiteks kui tööpunk on valitud liiga madalale nii, et töökäik satub sisendtunnusjoone mittelineaarsesse osase, siis võimendatakse signaali erinevaid poolperioode erineval määral. Tulemusena muutub siinuseline signaal mittesiinuseliseks. Teatavasti sisaldavad kõik mittesiinuselised signaalid harmoonilisi, ning tulemusena tekivad väljundsignaali komponendid, mis sissendsignaalis puuduvad. Mida rohkem on moonutatud signaale st. mida rohkem ta erineb siinuselisest, seda rohkem on signaalis harmoonilisi. Mittelineaar moonutuste määra iseloomustatakse mittelineaar moonutuste teguriga . I1 on esimese harmoonilise vool jne.
Kvaliteetse võimendite puhul ei tohi olle harmooniliste moonutused olla üle 1%. Vähemkvaliteetsel üle 3%. Kõnesignaalidel on lubatud 8% ja üle selle muutub kõne raskesti mõistetavaks.

1.4. Mittmeastmelised võimendid

Kuna tavaliselt üks võimendusaste ei anna piisavalt võimendust, siis kasutatakse mitmeid astmeid, millised on lülitatud nii, et esimese astme väljundsignaal antakse teise astme sisendisse, selle väljund omakorda kolmanda võimendi sisendisse jne. Astmete vahel võib olla sidestus ahel, mille ülesandeks võib olla eraldada alalisvooluliselt üksikud astmed (Sisestusahel laseb läbi ainult vahelduv signaali). Teiseks ülesandeks on sobitada erinevate astmete sisend ja väljundtakistusi nii, et saavutataks maksimaalse võimsusega signaali edastamine . Vastavalt sellega, millist sidestusahelat kasutatakse, kasutatakse kolme liiki võimendeid.
RC sidestus ahel, kus sidestus ahelaks on RC ahel, mis alalissignaali läbi ei lase, küll aga laseb läbi vahelduv signaali. Teine võimalus on jätta sidestus ahel ära, ning seljuhul on meil tegemist otseses sidestuses võimendiga. Kolmas võimalus on kasutada sidestus ahelas trafot.
Seljuhul on meil trafo otsesidestus. Trafo sidestuse eripäraks, on võimalus tagada sisendi ja väljundi takistuste ideaalne sobitatus trafo ülekandeteguri valikuga. Kasutatakse seda võimalust põhiliselt lõppastmete sisendeis
ja väljundeis.
Sidestusahel on .. on astmete vaheline (CS1 kuni CS3)
RC ahela takistus aga konkreetselt elemendina puudub. Sellena toimel võimendusastme sisendtakistus, mis moodustub võimendus elemendi sisend takistusest ja temaga signaali suhtes paraleelselt jäävatest tööpunkti takistustest. On ilmne et võimendi alumis võimenduspiiri määrab sidestusahela ajakonstant, kuna astme sisendtakistus ei ole vabalt valitav, siis elemendiks , mille valikust sõltub alumine sageduspiir on sidestus kondensaator . Võimendi ülemine võimenduspiir sõltub põhiliselt kasutatavate transistoride sagedusomadustest so. võimenduse piir sagedus ehk transiitsagedus.
Ühendades otseselt esimese astme kollektori teise astme baasiga tekib prakitiliselt oht, et teise astme transistor läheb küllastusse, kuna tema baas saab liiga kõrge pinge, ning võimendi lakkab võimendamast. Samas on võimendi kasutamine vägagi ahvatlev, sest terve rida elemente jääb ära, ning vähenevad ka sagedus moonutused. Ereiti oluline on see mikroelektroonikas, sest senini ei osata valmistada intergraalselt suure mahtuvuslisi kondensaatoreid. Prakitilise realiseerimise võimaluseks on kasutada esimesest astmest kõrgemat tööpunkti, kuna seljuul väheneb kollektori ja emiteri vaheline pinge, ning võime vältida teise astme küllastumist.
Kahjuks kaasneb ka kõrgema tööpunktiga ka kõrgem voolu tarve . Küllalt levinud on otsese sidestusdioodide kasutamine.
Dioodide kastamine otseses sidestuses põhineb dioodi tunnusjoone kujul, millest tulenevalt on dioodi alalispingeline pingelang 0,7 kuni 1V, vahelduvpingeline aga mitte rohkem kui 0,1V. Kasutades kahte dioodi (võib ka rohkem) vähendame nende abil eelmise astme kollektorilt tulevat pinget kuni 2V ja sellest võib piisata teise astme küllastuse vältimiseks. Samal ajal tekib küll mõningane signaali kadu, mis ei ületa 0,2V. Otsesidestus on ainsaks võimaluseks kui on vaja võimendada alalispinge signaale, sel juhul tuleb ära jätta ka sisendis ja väljundis olev sidestus kondensaator.

1.5. Lõppvõimendid

Lõppvõimendi väljund ei ole ühendatud mitte järgmise astme sisendiga, vaid sinna ühendatakse koormustakisti, milleks on signaali tarbiv objekt. Selleks võib olla valjuhääldi, relee või servomootori mähis. Kõik need elektrilised objektid on vaadeldavad koormustakistustena. Selle koormsutakistuse väärtus võib olla küllalti erinev. Alates mõnest oomist kuni mõni tuhande oomini. Selleks et tarbijale anda maksimaalselt võimsust peab võinedusastme väljundtakistus olema ligikaudu võrdne või parem veel kui päris värdne koormus takistusega. Lõppvõimendites kasutatavate võimsate transitoride väljundtakistus sõltub transistori tüübist. Ulatub kümmnekonnast oomist mõnesajani. Taoliste väljund ja koormustakistuste sobitamiseks kasutatakse lõppvõimenditel väljund trafot, milline võib erandjuhul ka puududa , kui transistori väljundtakistus ja koormustakistus on lähedased.
Trafo sekundaar mähisega ühendatud RL kandub primaarpoolele kantud takistusena, mille väärtus sõltub ülekande tegurist ;
Kui koormustakistus on väljundtakistusest väiksem, siis tuleb kasutada pinget vähendavat trafot nii, et taandatud takistus on siis tegelikusest koormustakistusest suurem, seda taandatud takistust me võime kujutleda primaarmähise asemel toimivana. Juhul kui koormustakistus on väljundtakistusest suurem, tuleb kasutada pinget tõstvat trafot.
Elektrilises režiimis on trafo sidestuse korral erinevusi seetõttu, et kollektorahelas ei toimi nüüd mitte alalisvooluline pingelang, vaid primaarmähisel voolu muutustest indutseeritud.
Kui sisendsignaal puudub, siis määrab töörežiimi transitoris tööpunkti vool ja toitevool, ning sel juhul on kolektori ja emiteri vaheline pinge võrdne toitepingega. Kui sisendsignaali toimel hakkab vool suurenema primaarmähise induktiivsus seda suurem on takistus tekib elektromotoorjõud, mille toimel kolektori ja emiteri vaheline pinge väheneb. Kui sissendsignaali vähenemisel tekib kolektorvoolu vähenemine, siis muudab emj. polaarsust, ning kolekori ja emiteri vaheline pinge suureneb, seega võime öelda et RC sidestuses võimendi ja trafo sidestuses oleva võimendi erinevus on selles, et RC sidestuse korral saadakse kolektorpinge muundused pinge langu muutustena takistustel. Trafo sidestuse korral aga emj. jõu muutustena primaarmähisel.
Vaadeldud lõppvõimendi on vähelevinud, sest tema kasutegur on madal. Kasutegurit arutatakse väljundvõimsuse ja toiteallikas kasutavate võimsuste suhet . Vaadeldaval võimendil ei ületa kasuteur 30% . Madala kasuteguri põhjuseks on kõrge tööpunkt ja sellest tulenevalt tarvitav moodul .

1.6. Vastastakt võimendi

Sisendtrafo T1 on kahe otstarbega. Esiteks ta tekitab sisendpingest kui kaks vastaspinget, ning teiseks tema ülekande teguriga on võimalik sobitada eelvõimendi väljundtakistust lõppvõimendi sisendtakistusega.
Trafo asemel kasutatakse mõnikord ka sama ülesandega elektroonika lülitusega, mida nim. faasi lülituseks (selle otstarbega on erinevaid lülitusi). .. lõppastmega tööpunk transitori sulgumise piiridel nii, et signaali puudumisel on transistoride vool väga väike. Vastasfaasiliste sisendsignaalide toimel avatakse transistorid kordamööda, nii avaneb esimesel poolperioodil VT1, samal ajal on aga VT2 suletud, kuna tema baasil mõjub negatiivne signaal. Järgmisel poolperioodil töörežiimid vahetuvad, VT1 suletakse ja VT2 avatakse. Erinevates suundades ja tulemusena induktseeritakse sekundaarmähises ja tarbijas tavaline vahelduv signaal. Taolise lültise kasutegur on kõrge. Üle keskmise .. sest tänu madalale tööpunktile (sulgumise piiril on tarbitav vool väike). Vastastak töötab aint sel juhul kui mõlemad tema õlad on võrdsete omadustega st. transistorid peavad olema võrdsete vooluvõimendus teguritega, ning sisend, ning väljundtrafod peavad olema valmistatud rangelt sümeetriliselt. Helivõimendite korral on võimalik vältida väljundtrafot, kuna standartseks valjuhääldi takistuseks on 8Ω. Selle lähedane on ka transistori väljundtakistus. Ilma väljund trafota vastatab lülituste realiseerimiseks on kaks võimalust. Kas kasutatada kahte toiteallikat, või suuremahtuvuslist kondensaatorit.
OP-võimendiks nim. Tavaliselt intergraal lülitusena teostavat universaalset võimenduselementi, millel on kaks sisendit , üks väljund ja mida toidetakse sümeetrilise alalispingega.
Plussiga tähistatud sisendid nim. mitte inverteerivateks sisenditeks ja sinna antud signaal põhjustab väljundis samafaasilise väljundpinge, st. võimendise protsessis signaali faas ei muutu. Inverteerimis võimendit nim. inverteerivaks sisendiks, ning sinna antud signaal põhjustab väljundis vastasfaasilised signaalid. See tähendab võimendamise käigus signaali faas muutub 180˚. Ideaalse OP-võimendi võimendatav sagedus piirkond peaks olema lõppmata lai st. algab nullist, ehk teisiti öeldes ta on põhimõtteliselt alalispinge võimendi. Ülemine sagedus piir peaks olema võimalikult kõrge, kuid ta sõltub OP-võimendi tüübist võib reaalselt ulatuda mõnekümne megahertzini. Sisendtakistus peaks olema lõppmata suur, kuid sõltuvalt kasutavatest võimendus elementidest on reaalselt mõnekümmnest kilooomist kuni kümne megaoomini. Võimendustegur peaks olema lõppmata suur, kuid on reaalselt kakskümment tuhat kuni sadatuhat. Väljundtakistus peaks olema null. Reaalselt on mõnest oomist mõnesaja oomini sõltuvalt lülituse kujundusest. Peale selle peaks ideaalne OP-võimendi olema mõlemad sisendid suhtest võimalikult sümmetriline, st. samasuguste omadustega. Kuna praktiliselt saavutatud parameetrid on ideaalsele üsna lähedased, siis lihtsustatud vaatlemisel vaadeldakse enamasti OP-võimendid ideaalse võimendina.
Läbiv tunnusjoonelt nähtud, et kui kasutada sisendsignaalina alalispinget, siis mitteinverteeriva sisendi korral ei muutu signaali polaarsus . Inverteeriva sisendi korral aga muutub polaarsus. Väljundpinget muutub sisendpinge muutumisel kuni teatud piirideni, milles alates tekib sõltuvalt sisendist kas positiivne või negatiivne küllastus. Seejuures on maksimaalne väljundpinge üsna lähedane toite pingega st. kunagi pole võimalik saada OP-võimendist väljundpinget mis oleks toitepingest suurem. Kuna OP-võimendi on põhimõtteliselt alalispinge võimendi, sest muidu ei ole võimalik et alumine sageduspiir oleks null, siis temas saaks kasutada ainult otsese sidestusega võimendus astmeid. Otsese võimendi korral aga esineb mõningaid probleeme, mis tingivad tavalisest erinevaid lahendusi. Üks probleem on triiv mis avaldub sellest et sisendpinge puudumisel tekib meil ikkagi väljundis mingi pinge. See tuleneb sellest, et peale signaali on ka teisi tegureid mis võivad põhjustada kolektorvoolu muutusi, ning nendest olisemaid on temperatuuri muutused ja toite pinge muutused. Väljundis ei ole meil aga mingit võimalust eristada kas signaali muutuse on põhjustanud sisendsignaal. Temperatuur või hoopiski võrgupinge kõikumine. Mõõtevõimendite korral põhjustab triiv otse mõõtepea ja ainsaks võimaluseks selle toime elimineerimiseks on vähendada triivi põhjuseid sedavõrd, et ta jääks lubatud vea piiridesse . Teine eripära on see et sisendsignaali puudumisel peab olema väljundpinge null. Tavalise võimendusastme korral see aga kunagi nii ei ole, sest signaali puudumisel määrab transistoride režiimi tööpunkt ja selles punktis on kolektori ja emiteri vaheline pinge alati mingi väärtusega. Nimetatud probleemide lahendamiseks tuleb leida sobiv lülitus, ning kujundada ta selliselt et oleks tekitatud ka kaks erineva toimega sisendit.
Tavalisest erinevaks võimendiks on OP-võimendi sisemiseks olevaks erinevusks dif võimendi. Tema ülesandeks on tekitada kaks eritoimega sisendit, tagada võimalikult suur sisendtakistus, ning minimaalne triiv. Triivi seisukohal on just sisendaste kõige kriitilisem, sest seal on sisendsignaal väike (Seetõttu peab olema ka triiv võimalikult väike et ta ei väljuks lubatavates vea piiridest). Järgnev vahevõimendi on selleks võimendiks, mis annab kogu op võimendile suure võimendusteguri. Lõppülesandeks on tagada kogu OP-võimendile võimalikult väike väljundtakistus st. võimalikult suur väljundvool. Peale selle sisaldab lõppvõimendi ka tavaliselt ülekoormus kaitse mis ei luba väljundvoolu suurenemist üle lubatava piiri. Vältides sellega väljundi lühise puhul võimendi riknemist.
Andes sisendisse 1 positiivse signaali tekib tema kolektorvoolu suurenemine, ning kollektorite vahel võetava väljunpinge vaskapoolne klemm muutub negatiivsemaks. Emiteri vool läbides emitertakistust tekitab seal pingelangu , mille toimel VT2 emiter muutub positiivsemaks. See on samaväärne baasipinge muutumisega negatiivemaks, kollektorvool väheneb, kollektorpinge suureneb st. parempoolne klemm muutub positiivsemaks. Võime ka öelda et tänu ühisele emiter takistusele on astmed omavahel sidestatud. Andes sisendisse kaks positiivset pinget, siis suureneb iC2, ning muutub väljundpinge formaalsust. Olemegi saanud kaks erineva toimega sisendit (faasi toimel), milles sisend üks on vaadeldav mitteinverteeriva sisendiga, sisend kaks aga inverteeriva sisendina. Suure sisendtakistuse saamiseks tuleb kasutada veel täiendavaid võtteid. Nii näiteks võib mõlema sisendi ette lisada emiterjärguri, mis tagab suurema sisendtakituse või loobuda üldse tavatransistoride kasutamisest ja kasutada differentsiaalvõimendis väljundtransitore. Selleks et saada nullise sisendinge korral ka nullist väljundpinget, sest vaadeldud lülitus seda ei taga, kujundatakse lülitus mõnevõrra ringi.
Eelneva lülituse korral ei ole kunagi väljundpinge null, sest mõlemad väljundklemmid on alati mingi pinge all, mida nim. nihkepingeks. Kui aga viia emitertakistuse alumine ots negatiivsele pingele, siis sobiva elementide valikuga on võimalik saavutada et väljundpinge on maa suhtes null. Vaadeldav lülitus on küllalt hea ka triivi vähendamise seisukohalt, sest kui temperatuur tõuseb, siis see toob kaasa kollektorvoolu suurenemise, kuid kui transistorid paiknevad lähestiku ühises kristallis, siis muutuvad nende kollektorvoolud võrdselt ja väljundpingest mingit muutust ei teki, sarnane on toime ka toitepinge muutumisel, sest muutuvad küll mõlema kollektori pinged, kuid ei muutu väljundklemmide vaheline pinge.
Kuna OP-võimendeid valmistatakse väga palju erinevaid .. millised on välja kujunenud põhilsielt sõltuvalt kasutusvaldkondadest, siis tuleb nende omavaheliseks võrdluseks kasutada parameetreid. Seejuures on tootvate firmade vahel ka mõningane unifitseeritus st. samatüübilisi op võimendeid valmistavad erifirmad erinevus võib olla vaid markeeringus.

1.6.1 Vastastakt võimendi Parameetrid

Toitepinge ( Supply Voltage - UCC) – so. kahepolaarne toitepinge, mille juures on antud ja tagatud käsiraamatus toodud parameetrid. Reeglina töötavad OP-võimendid ka väiksemal toitepingel, kuid sel juhul ei ole teiste parameetrite väärtused garanteeritud. Enam kasutavaks toitepingeks on 12 kuni 24V, kuid on ka madalpingelisi toitepingega 3,5V ja kõrgepingelisi toitepingega kuni 150V.

Tarbitav vool (Supply current - ICC) - so. toiteallikas tarbitav voolu väärtus, tema väärtus on tavaliselt 1 kuni 10mA . Suure väljundvoolu võimenditel aga märksa rohkem, sest tarbitav vool sõltub koormustakistusest.

Suurim lubatav sisendpinge (Input Voltage – U1max) – so. suurim lubatav sisendpinge väärtus, mida antud OP-võimendi talub. Üldreeglina võrdub ta toitepingega, kuid mitte alati. See on sisendpinge, mida võib anda üksikule sisendile , või ka sisendite vahelise pingena.

Nihkepinge (Input offset voltage - UIO) – nagu juba mainitud ei ole OP-võimendid ideaalsed ja üks ideaalist kaldumine ilmneb väljundpinges st. väljundis pole sisendpinge puudumise mittepinge null, nagu see peaks olema, vaid see erineb nullist (maa suhtes) mingi väärtuse võrra. Vanematüübiliste OP-võimenditel lisatakse väljastpoold potentsiomeeter, mille abil reguleeritakse väljundi nihkepinge nulliks. Kuna väljundi nihe sõltub küllalt oluliselt mitte ainult OP-võimendi tüübist, vaid ka kasutuslülitusest, siis iseloomustus parameetriks väljundi nihkepinge ei sobi. Selle asemel kasutatakse sisendpinge nihke mõistet, mis on kujutletav nihkesignaal, mis mõjub OP-võimendi sisendis põhjustades väljundpinge nihke. Sisendi nihkepinge väärtuseks sõltuvalt võimendi tüübist on 0,01...6mV. Nihkepinge ajalist muutust nt. temp. muutumise toimel nim. triiviks. On ilmne et mõõtevõimendite korral on nihkepinge selleks parameetriks, mis määrab võimaliku minimaalse sisendsignaali. Nii näiteks kui op võimendi baasil tehtud võimendi töötab sisendpingega 10mV, siis selles kasutuses ei sobi OP-võimendi nihkepingega 6mV, kuna nihkepinge võib anda kuni 60% vea. Kui aga kasutame OP-võimendit nihkega 0,001, siis on võimalik mõõteviga 0,1%.

Sisendvool (Input bias current IB) – OP-võimendi esimeseks astmeks on dif. võimendi, mille transistoride baasid on ühendatud sisendklemmidega. Nende klemmide kaudu peab kulgema transistori baasi vool, sest muidu ei saa transistor töötada. See vool on põhimõtteliselt lähtetööpunkti vool ja sisendtakistuse suurendamise eesmärgil püütakse ta viia võimalikult väikeseks. Tüüpiliseks väärtuseks on 10 kuni 100 nA. Väljatransistoride kasutamisel on aga vool märksa väiksem. Kuna üldreeglina püütakse teha OP-võimendi sisendite omadustena võimalikult sarnastega, siis on ka erisisendite voolud praktiliselt võrdsed. Võib esineda voolude erinevus, mida nim. nihkevooluks. On OP-võimendite rakendusi kus voolude erinevus on eriti oluline ja taolistel juhtudel tuleb valida võimalikult väikse nihkevooluga võimendi. op võimendtite kasutamisel eelistatakse kahe sisendiga erinevust ehk dif. Signaali, mis antakse sisendite vahele ja ühissignaali, mis toimivad üheaegselt mõlemas sisendis. On ilmne et soodsam sisendsignaal on diferentsi signaal, kuna saame võimenduse mõlema sisendi suhtes ... ja sümmetrilise võimendi puhul võimendus ei tekigi. Vastavalt sellele millis töörežiimi kasutatakse tuntakse kahesugust sisendtakistust. Sisendtakiust erinevust sisendsignaalile ja signaali takistus ühissignaalile.

Võimendustegur (Large Signal Voltage gain - KU) – Võimendustegur iseloomustab võimendit kui elementi, ning ta väärtus sõltub OP-võimendi tüübist.

Välundpinge suurim amplituud (Output voltage swing UOmax) – Üldreeglina on ta lähedane toitepingega täpsemalt viimasest mõnevõrra väiksem.

Ühissignaali suubumistegur (Common mode rejection ratio CMRR) – ideaalselt OP-võimendil peaks olema see suhe null, sest OP-võimendi summutab ühissignaali toime. Reaalselt see aga nii ei ole ja see antakse sumbumisena logaritmilistes ühikutes, ning ta on -60 kuni 120dB.

Toitepinge muutuste summutustegur ( Power supply rejection ratio PSRR) – see avaldub toitepinge mittestabiilsuse mõju väljundpingele, mida väiksem see tegur on, seda vähem mõjutab toitepinge. Ideaalsel OP-võimendil peaks olema see arv null.

Väljundvool – suurim väljundvool mida antud OP-võimendi on võimeline arendama.

Väljundpinge kasvu kiirus ( Slew rate - Vu) – See parameeter näitab kui kiiresti muutub väljundsignaal, kui OP-võimendi sisendisse antakse hüppeline signaal. See parameeter iseloomustab OP-võimendi sagedus omadusi, sest mida kiiremini muutub väljundpinge, seda paremad on antud võimendi sagedus omadused.

Transiitsagedus (Unity gain frecuence - fT) – see on põhimõtteliselt võimendi piirsagedus. See on sagedus mille juures võimendustegur on langenud üheni st. OP-võimendi on lakanud võimendamisest.

1.7. Tagasiside võimendites

Nimetatakse töörežiimi kus osa väljundpingest juhitakse tagasiside ahelate kaudu võimendi sisendisse. Kui sisendpinge ja tagasisidepinge liituvad samas faasis, siis on tegemist positiivse tagasisisdega, kui vastasfaasis, siis negatiivse tagasisidega . Sõltuvalt tagaside pinge ja sisendpinge viisist võib tagasiside olla kas järjestikune või parameeter.
Veel võib tagasiside olla kas pingetagasiside, mis tekib siis kui tagaside on võrdne tagasisidevooluga või voolu tagasiside. Kui tagasiside pinge on võrdne väljundvooluga.
Veel võib olla tagasiside kas tahteline, mis tekib siis kui lülitusse on viidud elemendid soovitava tagasiside tekitamiseks võib parasiiter kui tagasiside tekib lülituse parasiitelementide kaudu. Nagu näiteks ahelate vahelised parasiitmahtuvused. Ka võib tekkida parasiitne tagasiside ühise sisendtakistuse liitumisel. Tagasiside toimel muutuvad võimendi parameetrid eelkõige võimendustegur.
Seejuures nimetajas olev plussmärk kehtib negatiivse tagasiside korral, pluss märk positiivse tagasisisde korral. Seejuurel negatviise tagasiside korral võimendi võimendus väheneb, kuid paranevad kõik kvaliteedi näitajad so. laieneb võimendatav sagedusriba, suureneb sisendtakistus ja vähenevad ka mittelineaar moonutused. Viimane on eriti oluline, sest mittelineaarmoontutuste vähendamine on helisagedus võimenditel oluliseks probleemiks. Nende vähendamiseks haaratakse tagasisidega tavaliselt lõppaste, kuna tavaliselt tekivad mittelineaarmoonutused just lõppastmes ja võimenduse vähenemine kompenseeritakse võimenduse suurendamisega eelastmetes, kuna eelastmete sisendaste on väike ja seal praktiliselt mittelineaar moonutusi ei tekki. Mittelineaarmoonutuste vähenemine .. toimel saab seletada sellega, et tagasiside signaalis leiduvad harmoonilised satuvad vastasfaasi võimendis tekkivate harmoonilistega ja tulemusena nende hulk väheneb. Positiivne tagasiside leiab praktiliselt ainult kasutamist generaatorites. Positiivse tagasiside korral
Taolist režiimi nim. kriitiliseks tagasisideks ja seljuhul tekitab võimendi väljundsignaali ilma sisendsignaali abita st. ta muutub generaatoriks (seda vahest nim. ostsillosaato- generaator )

Meeldetuletus!

Väljundpinge on sisendpingest 180° võrra ees.
Inverteeritud erinevad väljundid.

1.7.1. Tagasiside lülitusi

OP-võimendite kasutamine põhineb kahe põhilülitusele mitteinverteerival võimendil ja inverteerival võimendil.
Mitteinverteerival võimendil (vt jon 1.7.2) antakse sisendsignaal mitteinverteerivasse sisendisse ja seetõttu on taolise võimendi väljundsignaal sisendsignaaliga faasis. Tagasiside tekitatakse väljundis läbi pinge jaguri (R1, R2) inverteerivasse siendisse. Kuna tagasiside pinge antakse tagasiside sisendisse, mille toime on mitteinverteeriva sisendiga võrreldes vastasfaasiline, siis on tekiv tagasiside negatiivne tagasiside. Kuna OP-võimendi sisendid on vastandfaasilise toimega, siis andes üheagselt mõlema võimendi sisendisse ja lülituses on tagasiside, siis püüab OP-võimendi muuta väljundpinget seni kuni sisendite vaheline pinge muutub nulliks st. tekib tasakaalu olukord.
jon 1.7.2
Toodust näeme et mitteinverteeriva võimendus ei sõltu üldse OP-võimendi kui elemendi võimendus tegurist, vaid ainult tagasiside elementide valikust. .. juhul kui opõvõimendi on piisavalt suur ja üldreeglina see nii ongi. Toodud lülituse iseärasuseks on see et lülituse sisendtakistus kujuneb märksa suuremaks kui on OP-võimendi sisendtakistus. Selle omaduse tekitab tagasiside. Kui me anname võimendisse mingi sisendpinge, siis tekitab see mingi sisend voolu. Tagasiside aga muudab sisendite vahelist pinget nii et see läheneb nullile . Kui aga vähenevad sisendpinged järelikult väheneb ka sisendvool, mis on samaväärne sisendtakistuse suurusega. Prakitiliselt jääb sisendite vahele ikkagi mingi erinevus ja reaalselt on see 0,5 kuni 1 mV. Sellest tulenevalt on ka mitteinverteeriva võimendi sisendtakistus suur ulatudes prakitilselt 100MΩ. Samal ajal aga väljundtakistus aga tagasiside toimel väheneb, ning seda saab selgitada järgmiselt: kui me suurendame võimendi koormust (vähendame väljundisse ühendatud koormustakistust), siis tekib väljundvoolu suurenemine. Võimendi väljundtakistuse tekib pinge lang ja väljundpinge väheneb. Väljundpinge vähenemine toob kaasa ka tagasiside pinge vähenemise, mistõttu väheneb pinge inverteerivas sisendis. Nüüd pääseb maksusule mitteinverteeriv pinge toime ja sisendite vahelise pinge suurenemisel suureneb ka väljundpinge. Kirjeldatud toime on samaväärne väljundtakistuse vähenemisega, ning reaalselt on mitteinverteeriva võimendi väljundtakistus mõne oomi piires, seega ligi sada korda väiksem kui OP-võimendi väljundtakistus.

1.8. Inverteeriv võimendi

Inverteeriva võimendi puhul on mitteinverteeriv sisend ühendatud maaga ja pinge antakse inverteerivasse sisendisse kuhu tuuakse ka läbi takistuse R2 tagasiside pinge. Kuna OP-võimendi püüab alati saavutada sellist olukorda kus sisendite vaheline pinge on null ja kui mitteinverteeriv sisend on maandatud, siis tekib mitte-inverteerivas sisendis virtuaalne maa (mitteinverteeriva sisendi pinge on maa suhtes null).
Inverteeriva võimendi sisendtakistus on määratud takistusega R1, sest inverteerivas sisendis on virtuaalne maa ja sisendpinge poolt tekitatud vool on määratud selle takistusega. Võimenduse valemis olev miinus märk osutab signaali vastasfaasilusele. Lülituse väljundtakistus on suur, sest sisendpinge ja tagasiside toimed on nüüd vastupidised. Kui koormusvool suureneb ja väheneb väljundpinge, siis muutub inverteeriva sisendpinge positiivsemaks ja võimendi vähendab väljundvoolu et viia sisendpingete erinevus nulliks. Väljundvoolu vähendamine on aga samaväärne suurele väljundtakistusele.

1.9. OP-võimendi rakendusi

1.9.1. Summeeriv võimendi

Summeerivat võimendit kasutatakse automaatikas juhul kui mingi väljundparameeter sõltub mitmest tegurist. Nende tegurite koosmõjul on võimalik koondada summeriiva võimendi abil. Seejuures on takistuste R1 kuni R3 ja Rts eest suhtega võimalik reguleerida üksikute tegurite toimet. Nii näiteks sisepõlemismootori kütuse hulk sõltub 70%-st õhu põlemis hulgast. 20% ulatuses mootori temperatuurist ja 10% ulatuses sisseimetava õhu temperatuurist. Kasutades summeerivat võimendit on nimetatud tegurite koosmõju võimalik hoida õiges vahekorras.

1.9.2. Lahutav võimendi

Lahutavas võimendis antakse üks signaal inverteerivasse, teine mitteinverteerivasse sisendisse. Seega saadakse signaalide vastandtoime kui üks püüab väljundit suurendada, siis teine vähendab ja vastupidi. Taoline võtte leiab kasutamist sageli automaatikas kompenseerivate signaalide käsitlemisel.

1.9.3. Helisagedusvõimendi

Helisagendus võimendi ehk MSV erineb OP-võimendist sellepoolest, et nende sageduskarakteristikud on erinevad. OP-võimendi alumine sageduspiir on null, ülemine kusagil 1MHz piires. Madalsagedus võimendi on alumine sageduspiir mõnikümend Hz, ülemine sageduspiir mõnikümend 1 KHz. Järelikult tuleb lülitusse viia elemente, mis määravad nim. sageduspiirid. Peale selle on ka helisagedusvõimendi võimendustegur väiksem, sest liiga suure võimendusteguri korral võib võimendi kergesti minna võnkuma. Kasutatakse enamasti inverteervia võimendi skeemi, millele on lisatud mõned elemendid.
Alumise sageduspiiri määrab kondensaator CS, kuna ta ei lase läbi alaliskomponenti, ning tema mahtuvustakistuse, ning tema OP-võimendi sisendtakistuse suhe määrab täpsemalt sageduspiiri väärtuse. Võimendusteguri määrab takistused R1 ja R2. Ülemise sageduspiiri aga kondensaator C1, sest mida kõrgem on sagedus, seda väiksem on kondensaatori mahtuvustakistus , ta jääb paraleelselt takistusega R2 ja hakkab seetõttu sageduse suurenemisel tugevdama negatiivset tagasisidet. Negatiivse tagasisideme tugevnemisel aga võimendustegur väheneb. Teisiti öeldes, mida kõrgem on sagedus, seda rohkem väljundpinget antakse tagasi sisendisse ja seetõttu väheneb kõrgematel sagedustel võimendustegur.

1.9.4. Komparaator

Komparaatoriks nim. lülitust, mis teostab pingete võrdlemist. Komparaatoril on alati kaks sisendit: üks on nn. tugipinge sisend kuhu antakse see pinge, mille suhtes sisendpinget võreldakse ja teine on võrdluspinge sisend, kuhu antakse see muutuv pinge, mida me soovime ette antud tugipingega võrrelda. Pingete võrdsuse saavutamisel tekibväljundpinges hüppe või formeeritakse väljundimpuls.
Kui sisendpinge on tugipingest väiksem, siis pääseb maksvususele inverteeriv sisendtoime, ning OP-võimendi väljund läheb negatiivsesse küllastusse. Sisendpinge suurenemisel saavutab ta ajahetkel t1 tugipinge väärtuse ja kui ta ületab selle kasvõi mõne kümnentiku mV, siis pääseb maksvususele mitteinverteervia sisendtoime, ning OP-võimendi läheb positiivsesse küllastusse. Sisendpinge vähenemisel ajahetkel t2 mõlema sisendi pinged võrdsustuvad ja kui sisendpinge saab tugipingest väiksemaks toimub järjekordne asendi muutus. Võib võrrelda ka erineva polaarsusega pingeid.
Mitteinverteeriv sisend on ühendatud üle takistuse R3 maaga ja tema pinge on null. Komparaatori väljundpinge sõltub sellest, kumb sisendpingetest on suurem. Eeldades et R1 = R2-ga kui U1 on U2-st suurem, siis saab inverteeriv sisend positiivse pinge ja väljundis tekib positiivne küllastus. Kui vastupidi, siis positiivne küllastus. Vaadeldud komparaator on hüstereesitav komparaator st. et nende rakendumis ja tagastumis pinged on võrdsed. See omadus võib osutuda sageli mitte soovituks, sest kui sisendpinge muutub aeglaselt, eriti rakendumispinge läheduses, siis võib see põhjustada korduvaid rakendusi ja tagastusi, ning see omakorda võib häirida järgnevate loogika elementide tööd
Lülitusse saab tekitada hestiareesi so. ... kui tagasisidet muuta keerulisemaks. Lülituse pingestamisel on sisendpinge null, seetõttu pääseb maksuvusele tugipinge mitteinverteerivas sisendis ja väljundis tekib postiivne signaal. See positiivne pinge antakse väljundis takistuse R3 kaudu mitteinverteerivasse sisendisse, ning tema toimel muutub selle sisendi pinge tugipingest positiivsemaks. See pinge ongi nüüd rakendumispinge, mille saavutamisel sisendpinge viib lülituse väljundi. Selle tulemusena toimib sisendis mitteinverteeriv pinge ja sellest antakse osa takistuse R3 kaudu mitteinverteerivasse sisendisse, ning selle pinge muutub nüüd väiksemaks. Kui sisendpinge hakkab vähenema saavutades rakendumispinge ei juhtu komparaatoris veel midagi, kuna mitteinverteerivas sisendis on pinge eelnevast väiksem ja alles siis kui sisendpinge saab võrdseks tagastuspingega toimub komparaatori uus ümberlülitamine. Rakenduspinge ja tagastuspinge sõltub R1 ja R2 suhtest see on sellest milline osa väljundpingest antakse tagasi sisendisse.

1.10. OP-võimendi sageduskarakteristikud

Teatavasti on OP-võimendi väga suure võimendusteguriga võimendi. Suure võimenduse korral võib aga kergesti minna võimendi võnkuma. Selle vältimiseks kasutatakse korigeerivaid elemente, milleks on OP-võimendusse viidavat kondensaatorit või RC ahel. Vanemattüüpi OP-võimenditel oli sageli vajadust need liite OP-võimendile väljaspoolt Uuemate OP-võimendite vajadust väljaspoolt vajaminevate elementide vajadus võib sageli puududa.
Võmenduse piirsagedus langus 30% ehk -3dB
Korigeeritud OP-võimendi sageduskarakteristika koosneb kahest osast horisontaalsest osast ja langevast osast kaldenurgaga kakskümend kraadi detsibelli kohta, kusjuures tekaagi all mõistetakse sageduse muutust kümme korda. Langev osa sõltub OP-võimendi tüübist, sest eritüüpi OP-võimenditel on transiitsagedus erinev. Horisontaalse osa paiknemine sõltub tegurist so. OP-võimendi sisemisest ehitusest. Reaalsel OP-võimendit on vaja palju kõrgemat ülemist piirsagedust, kui seda võimaldab OP-võimendi loomulik sageduskarakteristika. Nii näiteks vaadeldaval juhul on ülemiseks piirsageduseks ainult 20Hz. Sageduskarakteristikat saab kujundada negatiivse tagasiside abil, mille toimel võimendustegur väheneb, kuid võimenduse ülemine sageduspiir kõrgeneb. Juhul kui on vaja korigeerida alumist sageduspiiri, siis kasutatakse selleks sisendis RC ahelat nagu see on näidatud helivõimendi näite korral. Tagasisidega võimendite korral tuleb aga arvestada, et saavutatav sageduskarakteristika ei saa kunagi ulatuda väljapoole kasutatava võimendi naturaalset sageduskarakteristikat. Kui saavutatav võimendus ja ülemine sageduspiir ei ole piisav, tuleb kasutusele võtta kvaliteetsem OP-võimendi, mille transiitsagedus on kõrgem.

1.11. OP-võimendite liigid

Liigi nimetus
Iseloomulikud parameetrid
Üldotsarbelised
Täppis OP-v.
Eriti väikese nihkepingega OP-v.
Lairibalised OP-v.
Väikse pingega OP-v.
Suure väljundpingega
Suure väljundvooluga

2. Generaatorid

Generaatoriteks ehk ka ossilaatoriteks nim. elektroonika lülitusi, milliste abil tekitatakse nõutava kuju ja sagedusega signaale.
Kõikidele generaatoritele on ühine see, et neis kasutatakse ülekriitilist positiivset tagasisidet, seejuures see tagasiside võib olla teostatud erinevalt. Siinusgeneraatorite korral peab sisaldama lülitus selektiivset elementi (ahelat), mis võimaldab tagasiside tekkimist ainult ühelt so. genereeritava sagedusest. Vastavalt sellele kuidas see ahel on kujundatud eristatakse RC ja LC generaatoreid. Kvartsgeneraatorid on põhimõtteliselt samuti LC generaatorid, kuid selle erinevusega, et neis kasutatakse võnkeringi asemel kvartskristalle, e. kvartsresonaatoreid. Nende resonaatorite eripäraks on võnkesageduse stabiilsus st. kvartsgeneraatoried kasutatakse siis, kui odavamad ja lihtsamad RC või LC generaatorid ei taga väljundsignaali sageduse nõutavat stabiilsust. Mittesiinuspinge generaatorite lahendused sõltuvad nõutavast väljundpinge kujust , nad ei sisalda selektiivseid elemente, kuna mittesiinuselised pinged sisaldavad alati mitmeid harmoonilisi so. siinuselisi komponente.

2.1. RC ahelad.

RC generaatorites kasutatakse selektiivse elemendina RC ahelaid, mis tekitavad vajaliku signaali faasinihke. RC generaaotird on levinud madalsagedus generaatoritena võnkesagedustel alla 100Khz. Positiivse tagasiside genereerimise tekkimiseks peab tekima tagasiside ahelas signaalide faasi nihe 180°, niiet tagasiside toimel inverteerivas sisendis tekib kokku 360° kraadi nihet, miljuhul tagasiside signaal on sisendsignaaliga faasis ja tekib positiivne tagasiside. Iga RC lüli tekitab faasi nihet sõltuvalt sagedusest 0 kuni 90°. Tagasiside ahelas olev kolmlüli, seega 0 kuni 270°. Järelikult leidub mingi sagedus millele tekitatav faasi nihe tagasiside ahelas on 180°, ning sellel sagedusel tekibki ülituses genereerimise võimalus. Toitepinge lülitamisel võimendis tekib väljundis müra signaal, mis kujutab endast korrapäratut voolu kõikumist. (jon 2.3).
On tõestatud, et taoline signaal sisaldab pidevas spektri kõikvõimalike sagedusi. Järelikult leidub selles spektris ka sagedus, millele on tagatud positiivne tagasiside, sellele sagedusele võimendustegur suureneb st. seda sagedust võimendatatakse enam ja tulemusena tekibki selle sagedusi amplituudi suurenemine, niiet väljundisse tekib genereeritav sagedus. Genereeritava sageduse väärtus sõltub tagasiside ahela elementide valikust, sest nende muutudes muutub signaali faasi nihe ja sellega koos ka genereeritav sagedus.
Vaadeldavat lülitust nim. ka Wiln’i sillaks. Taolist lülitus kannab tagasiside ahelas kasutatav RC elementidest ahel, millele on iseloomulik et sõltuvalt elementide valikust leidub sagedus, millel paraleellülid võetava pinge faasi nihe on null. Kui anda see pinge mitteinverteerivasse sisendisse, siis on sellega tagatud ka positiivne tagasiside. Lülituses on ka teine tagasiside so. negatiivne ja mittelineaarne. Tema ülesandeks on võnkumiste amplituudi stabiliseerimine. Mittelineaarse elemendina kasutatakse selles ahelas termistori R4. Siin kasutatakse termistori soojenemist teda läbiva voolu toimel. Kui amplituud suureneb st. suureneb väljundpinge, siis suureneb tagasiisede ahela vool. Selle voolu toilmel termistor kuumeneb, tema takistus väheneb, ning tulemusena tugevneb negatiivne tagasiside. Negatiivse tagasiside tugevnemisel aga väljundpinge väheneb. Korraliku stabiliseerimise saamiseks tuleb tagasiside ahela vool hoolikalt valida eelkõige takisti R3 kaasabil.

2.2. LC Ahelad

Lihtsaim LC generaator kujutab endast tavalist võimendusastet, mille kollektortakistuse asemel on võnkering ja kus on tekitatud positiivne tagasiside, mis vaadeldaval juhul on tekitatud transformatoorselt, nii et võnkeringi mähis L ja sidestus mähis LS on paigutatud teineteisele lähestiku. Pingestades lülituse tekivad kollektorahelas olevas võnkeringis kustuvad võnkumised omavõnke sagedusega . Need võnkumised antakse tagasiside mähise kaudu transistori baasile, kus nad hakkavad tekitama kollektorvoolu muutusi, mis on samas faasis võnkeringi võnkumistega ja nii muutuvad võnkeringis algselt tekivad kustuvad võnkumised pidevateks võnkumisteks, ning kollektori ja emiteri vahel tekib siinuseline signaal.
Positiivse tagasiside saamiseks peab tagasiside mähis olema ühendatud nii et baasile toimiv pinge oleks vastasfaasiline pingega võimendusaste pöörab vastandfaasi 180°, niiet kokku saadakse vajalik 360° nihe. Generaatorite tööpunkti valikus on võimendiga võrreldes erinevusi ja nimelt kasutatakse neis märksa madalama tööpunkti, mis aitab säästa energiat (vähendab tarbitavat voolu) kusjuures kollektori vool on impulsilise iseloomuga , sest tänu võnkeringile ei pea kollektor muutuma pidevalt siinuseliselt vaid piisabpulsidest so. põhimõtteliselt sarnane pendli ergutamise tõugetega.

2.3. Kvarts ahelad

Kvarts generaatorites kasutatakse Piezo effekti . See nähtus ilmneb teatavates kristallides kõige teravamalt aga kvartskristallis. See nähtus esineb polaarsete molekulidega kristallis ja ainult siis kui ned molekulid on ühes sihis orienteeritud. Kui deformeerida jõuga taolist orienteeritud kristalli, siis tekib tema tahkude vahel elektromotoorjud, mis on võrdeline mõjuva jõuga. Esineb ka pöördefekt st. kui rakendada Piezo kristallile pinge, siis tekib mõõtmete muutus ja kui rakendada kristallile vahelduvpinge, siis tekivad mehaanilised võnkumised. Uurides võnkuvat kristalli selgub et ta käitub võnkeringina st. muutes mõjuvat sagedust muutub tema näivtakistus resonantsi nähtustega.
Seejuures avaldub kaks resonantsi madalamal sagedusel ilmneb järjestik resonants, mille tekitab võnkering C1L. Mõnevõrra kõrgemal sagedusel aga paraleel resonants, mille tekitab võnkering, mis moodustub kondensaatoritest C1 ja C2, ning induktiivsusest L. Seejuures aseskeemis toodud mahtuvused C1 on kristalli sisene mahtuvus , C2 aga resonaatori elektroodide vaheline mahtuvus. Resonaatori resonants sagedus sõltub kristalli mehaanilistest mõõtmetest ta ilmneb väga teravalt ja teda mõjutab ainult väga vähesel määral temperatuur. Temperatuuri toime kõrvaldamiseks võidakse resonaator paigutada termostaati. Kuna Piezo resonaator käitub võnkeringina, siis võib teda lülitada generaatori lülitusse sageduse stabiliseerimise eesmärgil sarnaselt võngeringi kasutamisega. Seejuures võib teda rakendada tööle kas järjestik või paraleel võnkeringina, millised mõnevõrra erinevad teineteisest.
Vaadeldaval juhul on resonaator lülitatud tagasiside ahelasse ta töötab järjestik resonantsis, mil näivtakistus on väike ja antakse läbi resonaatori maksimaalset pinget faasile . Peale selle on vajalik tagasiside ahelas tekitada 180° faasi nihe. Selle tekitamiseks on kondensaatorid C1 ja C2 ja see tekib sagedusel kui kvarts ei ole mitte täpselt resonantsis vaid mõnevõrra kõrgemal sagedusel, kus ta käitub induktiivsusena. Kvartsresonaatoreid valmistatakse kindlatele tüüpsagedustele alates mõnekümnest kilohertzist kusjuures resonants sageduste rida on üsna tihe.
>>>>> KONTROLTÖÖ (OP-võinedid ja generaatorid)

3. Inpuls tehnika elemendid

Peale siinuselist sagedust leiavad sagedast kasutust impulsilised signaalid, millistel on siinussignaalidega võrreldes terve riga eeliseid . Nagu näiteks signaalide kodeerimise võimalus ja asjaolu et impulsiliste signaalide korral on võimalik juhtida väikese võimsuslikude elementidega suhteliselt tugevaid signaale. Samal ajal on impulssignaalid mõneti tülikamad, sest nende iseloomustamiseks on vaja märksa rohkem parameetreid, nendega kaasnevad siirdeprotsessid ja kodeeritud signaalide korral kui puudub õige dekooder ei ole praktiliselt vea otsimine võimalik. Kui siinussignaali iseloomustamiseks piisab ainult kolmest parameetrist no. amplituud, sagedus ja algfaas , siis impulsilistel signaalidel on märksa rohkem parameetreid. .. pinge voolu või võimsuse kõrvalekaldumist mingist asendist.

Um - Amplituud ja see on impulsi maksimaalne kõrvalekalle impulsi vältel.

ti - Impulsi kestvus so. ajavahemik impulsi algusest kuni selle lõpemiseni

tp - Pausi kestvus. Ajavahemik impulsi lõppemisest kuni järgmise impulsi alguseni

T – Impulsi ajavahemik impulsi algusest kuni järgmise samapolaarsuse impulsi alguseni

; täitetegur –
impulsi suhe

Impulsi kuju – seaduspärasus, millele vastavalt muutub pinge vool
või võimsus impulsi vältel. Impulsi kuju ei ole muutumatu suurus, sest elektriahelate läbimisel impulsi kuju moonutub ja tekivaid moonutusi on vaja samuti iseloomustada.
Kuna impulsi alguse ja lõppu hetk moonutatud impulsidel on ebamäärane, siis määratakse kokkuleppeliselt impulsi kestus tasemelt 0,1. Trapetsi impulside ja ebamääraste impulside korral kasutatakse sageli ka impulsi kestvustasemel 0,5 , mida nim. ka impusli kesvtust poolkõrgusel.
Impulside küljed venitatakse elektriahelate toimel välja ja külgede moonutuste määra iseloomustatakse külje ehk frondi kestvustega millised on määratud tasemel 0,1 kuni 0,9.
Külje moonutused on seotud elektriahelate amplituudi sageduskarakteristi ülemise piiriga ja seepärast nim. neid ka kõrgsagedusmoonutusteks. Impulsi kestel esineb impulsi horisontaalse osa langus, mis avaldub amplituudi vähenemises impulsi kestel. Antakse kas suhtarvuna või protsentides. Horisontaalse osa langus on seotud elektriahelate sageduskarakteristiga, alumise sageduspiiriga ja horisondi moonutusi nim. seepärast ka madalsageduste moonutusteks. Impulsilised signaalid on mittesiinuselised signaalid. On tõestatud et miitesiinuselisi signaale saab vaadelda lõpmatu rea harmooniliste summana st. impulsilised signaalid (ka teised mittesiinuselised signaalid) koosnevad tervest reast erineva sagedusega siinuselistest signaalidest.
Siin siis null on pinge alaliskomponent mis võrdub pinge keskväärtusega. omegat see on esimene harmooniline mis võrdub impulside kordussagedusega.
on teine harmooniline, mille sageus on esimesest 2 korda suurem jne. Mida kõrgem on harmoonilise number, seda on tema amplituud. Peale selle sõltub iga harmoonilise osa tähtsus ka impulsi kujust ja harvendusest. Nii näiteks kahepolaarsustega puudub alalduskomponent kuna taolise pinge keskväärtus on null. Ristkülik impulside puhul puuduvad signaali spektrist kõik harvenduse täiskordset harmoonilised. Impulside moonutuste kohalt oleks vaja üle kanda moonutusteta kõik harmoonilised see aga nõuaks elektiahelatelt lõpmata laia läbilaskeriba, mis ei ole aga reaalne. Praktiliselt pole selle nõude järgi ka vajadust, sest kõrgemate harmooniliste mõju impulside kujule on väike ja praktiliselt piisab kui kantakse üle mingi teatav arv harmoonilisi. Praktiliselt hinnatakse vajaliku läbilaskeriba järgmise valemiga:

3.1. Impulside moonutumine RC ahelas

Signaalide ülekandmiseks ühest seadmest teise kasutatakse RC ahelat, mis võimaldab seadmeid teineteisest alalisvooluliselt isoleerida . Impulsiliste signaalide korral aga kaasnevad iga signaali alguse ja lõpuga siirdeprotsessid. Impulsi algul toimub kondensaatori laadimine impulsi lõpul aga tühjenemine. Need protessid toimuvad eksponentfunktsiooni kohaselt kusjuures protessi kestvus sõltub aja konstatndi väärtusest. Eksponendi valiemit võime alati lugeda sirgeks . Toimuvate siirdeprotsesside kestvuse ja impulsi kestvuste seisukohalt jagatakse RC ahelaid kahte liiki väikese ajakonstandiga ahelaks kus siirdeprotsess jõuab ahelas impulsi vältel lõppeda.
Ajahetkel t1 on kondensaator tühi, ta täitub lühisena ja kogu pinge langeb takistusele. Impulsikestel kondensaator laadub, tema pinge suureneb niiet ükskõik mis aja hetkel. Impulsi lõppedes on kondensaator täis laaduda, seetõttu lakkab kondensaatori laadimisvool ja väljundpinge muutub nulliks. Ajahetkel t2 impuls lõppeb ja kondensaator hakkab tühjenema läbi signaali allika sisetakistuse. Kuna laadimise takistus läbib nüüd vastupidises suunas, siis tekib ka seal vastupidise polaarsusega pinge. Sellega näeme et viksese ajakonstandi ajal saab formeerida risküllik impulsidest kahepolaarseid teravatipulisi impulse. Seejuures nende impulside kestvus sõltub aja konstandi väärtusest.
Suure ajakonstandi korral aja hetkel t1 kui saabub sisendimpuls hakkab kondendsaator laaduma, kuna tegeist on suure ajakonstandiga, siis toimub laadimine eksponendi algosal, milline on praktiliselt lineaarne seetõttu tõuseb impulsi vältel pinge kondensaatoril sirgelt (lineaarselt). Samal ajal tekib väljundi impulsis kondensaatori pinge võrra horisontaalse osa langust ΔQ. Impusli lõppedes ajahetel t2 toimub nii nagu väikese aja konstandi puhulgi konensaatori tühjenemine. Kuna nüüd on vool takistuses vastupidise suunaga, siis formeeritakse impulsi lõppedes väljundis suhteliselt väikese amplituudiga negatiivne impuls. Toodust nähtub et kui me soovime edastada läbi RC ahela impulse moonudusteta, siis peab see ahel olema kindlasti suure ajakonstandiga ahel ja mida suurem on ahela aja konstant impulsi kestvuse suhtes, seda väiksemat on impulsi moonutused. Keerukaks teeb olukorra see, et üks ja sama ahel võib toimida kord väikese ajakonstandiga ahelana, kord suure ajakonstandiga ahelana. Sõltuvalt sellest millise kestvusega on impulsid . Lühikeste impulsidele toimib ahela suure ajakonstandina ahelana, pikkadele aga väikese ajakonstandiga ahelana. Impulside moonutumisel senisel vaatlemisel me eeldasime, et meil on tegemist suure harvendusega impulsidega nii, et pausi vältel jõuab kondensaator täielikult tühjeneda. Kui aga impulsi ahel on väikse harvendusega, siis suure ajakonstandi korral muutub olukord keerulisemaks, kuna konendsaator ei jõua pausi vältel tühjeneda, ning laadimise järgmise impulsi ajal põhjustab sisendpinge ja kondensaatori pinge vahe. Seega järgnevatel impulsidel lisatakse kondensaatorisse vähem laengut kuni tekib olukord kus impulsi vältel lisandub sama palju laengut kui tühjeneb pausi vältel. Sellises olukorras kaob väljundpingest alalis komponent , mis on ka loogiline, sest kondensaator ei lase alalispinget läbi.

3.2. Piirikud

Piirikuteks nim. lülitusi mille väljundpinge järgib sisendpinget mingi tasemeni mida nim. piiramis nivooks selle ületamisel jääb aga väljundpinge muutumatuks. Kui väljundpinges puudub see osa signaalist mis on ülalpool piiramisnivood, siis on tegemist ülaltpiiramisega. Kui puudub aga see osa, mis on allpool piiramisnivood, siis on tegemist altpiiramisega. Rakendadas üheaegselt mõlemat piiramist saadakse kahepoolne piiramine.
Piirikuid kasutatakse:

Võimendi sisendis (kaitseks ülemäärase signaali eest).

(jon 3.21) Kahepolaarsetest impulsidest ühepolaarsete impulside eraldamine, ehk selekteerimine.

Erineva amplituudiga impulside selekteerimiseks

Ristkülikule lähedaste impulside formeerimiseks siinuseliseks kahepoolse piiramisega.
Tehniliselt lahenduselt jagunevad piirikud diood piirikuteks ja piiravateks võimenditeks. Periood piirikud jagunevad omakorda järjestik ja paraleelpiirikuteks. Nende toime avaldub dioodi sulgumises või avanemises toimiva polaarsuse muutumisel. Seejuures eeldatakse, et vastupinge toime korral on dioodi takistus lõppmata suur ja päripinge olukorras küllalt väike.
Diood piirikuid kasutatakse enamasti nulltasemelisel piiramisel, seejuures tuleb arvestada et pärisuuna režiimis on dioodil mõningane pinge lang (~u. 0,5V) ja seetõttu järjestik piiristikus tekib mõningane impulside amplituudi kadu paraleelpiiriku toime seisneb sellest, et pärisuuna režiimis olev diood lühistab väljundi, kuid väljundisse jääb ikkagi tema pärisuuna pinge lang.
Nullist erineva tasemega piiramist on võimalik saada dioodpiirikutest, siis kui lisada lülitusele täiendav pingeallikas, mis määrab piiramis nivood, või kasutada dioodi stabilitrone. Stabilitrone kasutades saame kahepoolse piire, millest ülaltpiiramine tekib siis, kui stabilitron läheb stabiliseerimise režiimi (kui ületatakse zener pinge). Alt piiramine saadakse aga siis kui muutub sisendpinge polaarsus ja diood läheb pärisuuna režiimi. Diood piirikuna võib töötada võib töötada tavaline võimendusaste, kui valida sobivat koormustakistust (koormussirge) ja lähtetöö punkt. Piiramine tekib seejuures kahel juhul: esiteks kui tüürida transistor sulgerežiimi ja teiseks kui tüürida transistor küllastusse.
Kui jätta ära emiter ahelas kondensaator, siis tekib emitertakistusel pinge lang, mis on võrdeline väljundvooluga. Järelikult on vaadeldab tagasiside voolu tagasiside. Ta on kindlasti ka negatiivne tagasidise sest toimib negatiivne pingelang on sisendsignaaliga vastasfaasis. See tagasiside on järjestikuline tagasiside, sest sisenduspinge tagasisidepinge ja transistori sisendpinge UBE on ühendatud omavahel järjestiku. Tavalise tagasiside vahel saab reguleerida emitertakistuse valikuga.
Teise skeemi tagasisides on samuti negatiivne tagasiside, sest astme kollektorid võetav signaal on alati sisendiga vastasfaasis. See tagasiside on pinge tagasiside, sest faasile läbi takistuse R1 antav tagasiside pinge on võrdeline väljundpingega. See tagasiside on ka paraleelne tagasiside, sest sisendpinge ja tagasiside toimivad transistori baasil paralleelselt. Vaadeldud tagasiside on vaadeldid kui kohalikud ehk lokaalsed tagasisided, sest tagasiside neil juhtudel haarab ainult ühete võimendus astet. Praktikas kasutatakse ka nn. üldist tagasidet , mis võib haarata ka mitut astet või ka kogu võiendit (on levinud mõõtevõimendite puhul).
Emitteri järgul on 100% tagasisidega võimendi, sest väljungpinge võetakse väljundtakistuselt, ning see pinge on ühtlasi ka tagasiside pingeks. Väljundpinge on võrdeline väljundvooluga st. kui sisendsignaal suureneb, siis suureuneb emiteri vool, ning väljundouge suurenemisega väheneb transistori sisendpinge UBE. Pärissuunas töötavale emitersiirdel on alati mingi pinge lang (0,5 kuni 0,7V), siis on emiterjärguri väljundpinge selle pinge langu võrra sisendpingest väiksem. Taoline võimendusaste arendab siiski voolu ja võimsus võimendust, sest väljundvool on sisendvoolust voolu võimendusteguri korra suurem. Voolu suurenemise tõttu on emiterjärgurile omane väike väljundtakistus ja suur sisendtakistus, sest emitertakistuse pinge töötab vastu sisendsignaali muutustele ja vähendab seetõttu sisendvoolu. Emitteri järgu sisendtakistus on vähemalt mõnikümmend kiloomi, väljundtakistus mõnikümmend oomi. Väljundpinge on sisendpingega faasis. Kasutatakse teda peamiselt sobitusastmena, sageli sobitustrafo asemel. Tööpunkti fikseerimiseks kasutatav R1 ja R2 valitakse tavaliselt võrdsed, mis tagab maksimaalse võimaliku tüürimisulatuse. Parasiitne tagasiside tekib lülitustes vastu meie kavatsusi ja see tekib parasiit elementide kaudu so. elemendid mida skeemi joodedud ei ole, kuid nad siiski eksisteerivad nt. parasiitmahtuvus väljund ja sisend ahelate vahel
Nii näiteks sisend ja väljund juhtme mahtuvuse kaudu võib osa väljundvoolust minna sisendahelasse, ning teitada seal ettenägematu toimega tagasisidet. Kirjeldatud tagasiside vältimiseks kasutatakse varistamist milleks on heast elektrjuhtist ekraan (sein või varje ),
milleks võib olla ka juhet ümbritsev varje. Varje toimel kaob sisendi ja väljundi vaheline mahtuvus, kui nende asemel tekib kaks mahtuvust maa suhtes. Nende mahtuvuste kaudu juhitakse tagaside tagasiside vool maa ja väljundis tulev vool ei satu endam sisendisse. Teine sarnane parasiitne side on tagaside ühise toiteallika sisendtakistuse toimel.

3.3. Multivibraatorid

Multivibraatorid on kaheastmelise faasi baasil 100% positiivse tagasisidega lülitused, kus tagasiside toimib kõikidel sagedustel (puuduvad tagasiside ahelas sagedusest sõltuvad elemendid). Kuna tagasiside toimib kõikidel sagedustel, siis saame taolise lülituse väljundis ristkülikule lähedase pinge, mis sisaldab paljusid harmoonilisi. Võimenduselementidel võib kasutada transistore opvõimendeid ja ka loogika elemente. Multivibraatoreid kasutatakse ristkülik pinge saamiseks nt. vilkuvate signaaltulede käivitamisel. Peale tavalise generaatori režiimi kasutatakse ka multivibraatori ooterežiimi, kus lülitus formeerib ühe soovitud paramateetritega impulsi saamisel. Neid lülitusi kasutatakse võimsamate lülituselementide käivitamiseks nagu nt. türistorid, mis vajavad avanemiseks kindla parameetritega impulse.
Kui pingestada taoline lülitus, siis tekivad mõlemas transistoris kollektorvoolud ja kondensaatorid laetakse plussiga kollektorile, miinusega baasile. Kui transistori voolud oleksid rangelt konstantsed, siis jääks lülitus taolise olukorda lõpmata kauaks . Tegelikult tingituna laengu kandjate ebaühtlasest liikumisest on kollektorvoolus alati mingied kõikumisi, mida nim. ka omemüraks. Oletame, et omamürade toimel esimese transistori vool hetkeks suureneb. Voolu suurenemine aga vähendab kollektori pinget. Järelikult peab kondensaator C1 nüüd tühjenema. Tühjenemisvool kulgeb läbi VT1-e, läbi toiteallika ja RB2-e. Läbides takistust RB2 tekib seal pingelang, mille miinus on suunatud VT2 baasile st.VT2 baas muutub negatiivsemaks. Kui aga baasi pinge muutub negatiivsemaks, siis transistori vool väheneb. Kui aga transistori vool väheneb, siis suureneb tema kollektori pinge, ning kondensaator C2 hakkab täienevalt laaduma. Laadimisvool kulgeb toiteallika plussilt läbi kondensaatori VT1 baasile ja sealt läbi emiteri toite miinusesse . Laadimisvoolu toimel VT1 baasivool suureneb, ning see toob kaasa ka kollektorvoolu suurenemise. Baasivoolu suurenemine suurendab VT1 kollektorvoolu. Kollektorpinge väheneb veelgi C1 tühjeneb veelgi VT2 baas muutub veelgi negatiivsemaks ja selliselt tekib laviini taoline protsess, mille tulemusena VT1 küllastatakse ja VT2 suletakse. Tekinud olukord ei saa kesta aga lõpmatult kaua, sest kondensaatori tühjenemisvool mis läbib RB2-te väheneb ja kuna tühjenemisahelas on pingeallikas mis püüab kondensaatorit ümber laadida , siis teatud hetkel saavutab UB2 pinge +0,5V. VT2 avaneb, ning käivitub vastupidine laviinitaoline protsess, mille tulemusena VT2 küllastatakse ja VT1 suletakse. Transistor multivibraatori töö seisnebki perioodilises transistoride sulgemises ja avanemises, mille tulemusel kollektorpinged muutuvad ristkülikule lähedaselt. Väljundpingena võib kasutata ükskõik kumba kollektorpinget, erinevus on ainult selles, et kui üks transistor on suletud ja tema kollektorpinge võrdub toitepingega, siis samal ajal teine on küllastatud ja seal on pinge UCEsat, mis on küllastuspinge alla ühe voldi . Väljundimpulsidel on esikülje kumerus , mis on tingitud sellest, et kui transistor suletakse, siis toimub tema kollektoriga ühendatud kondensaatori laadimine ja kollektortakistust läbiv laadimisvool ei lase kolektorpingel järsult tõusta. Transistoride suletud oleku kestvus sõltuvalt kondensaatoride tühjenemise kiirusest, mille ajakonstant on . Kui eritransistorid suletud oleku kestusel on võrdsed st. , siis on meil tegemist sümeetrilise multivibraatoriga, mille väljundpinge impulsi kestvused on võrdsed. Kui see nii ei ole, siis on tegemist mittesümeetrilise multivibraatoriga.

3.4. Ootemultivibraator

Ootemultivibraator erineb omavõnkelisest multivibraatorist sellepoolest, et tal on üks stabiilne ja üks mittestabiilne asend. Stabiilses asendis on ta nn. ooteasendis, kus ta võib olla lõpmata kaua, sisendimpulsi toimel viiakse aga lülitus mittestabiilsesse asendisse, kus ta viibib lülituse parameetritega määratud ajavahemiku võrra. Selle oleku vältel formeeritakse väljundimpuls. Seega väljundimpulside sagedus sõltub sisendimpulside sagedusest nende kestus ja amplituud aga lülituselementide valikust.
..... R1 ja R2 antakse VT1 baasile suhteliselt madal pinge nt: 0,5 kuni 1V Samal ajal on takistus RE valitud nii, et temal esineb pinge lang nii VT2 emiter ahela pingejaguri pingest suurem ja nii ongi VT1 baas emiterist negatiivsem, ning ta on suletud olekus. Sisendimpulsi saabumisel avatakse tema toimel VT1. Tema kollektorpinge langeb, ning sinna ühendatud kondensaator hakkab tühjenema. Kondensaatori tühjenemisvool kulgeb vasakpoolselt plaadilt läbi transistori, läbi RE, läbi pinge allika, läbi takistuse RB miinusplaadile. See vool läbides takistust RB tekitab pingelangu, mille miinus on suunatud VT2 baasile ja selle pingelangu toimel VT2 suletakse. Kuna vool läbi RE väheneb, siis jääb VT1 avatuks ka peale sisendimpulsi lõppu. Pinge lang takistusel RB väheneb koos temaga läbiva vooluga eksponentsiaalselt ja kui ta jõuab transistori avanamispingeni so. +0,5V , siis avaneb uuesti VT2, vool läbi RE suureneb koos vastava pinge languga. VT1 suletakse ja lülitus on jälle algasendis. Formeeritava impulsi kestvus sõltub kondensaatori aja tühjenemise konstandist, seega nii kondensaatori mahtuvuse kui ka takistuse RB valikust. Väljundimpulside amplituud sõltub kõige enam toitepingest, millest amplituud jääb mõnevõrra väiksemaks, arvestades pinge langu takistusel RE, ning kollektori ja emiteri vahelispinge langu küllastatud transitori VT2. Ootemultivibraatorid on võimalik koostada ka loogika elementide baasil ja toodetakse ka integraalskeemidena, kus lülitus sisaldab kogu vajaliku skeemi ja väljast poolt lisatakse ainult kondensaator, mille valikust sültub formeeritava impulsi kestvus.

4. Kontaktivabad lülitid

Kontaktivabad lülitid on integraallülititele sarnaselt valmistatud lülititena releede ja käivitite asendamiseks kasutatavad seadised , kus kontaktide asemel on kas türistorid, sümistorid või suure võimsuslised transistorid. Nende tüürimiseks kasutatakse loogilist nivood (pinget 3-10V). Nende eeliseks on sädelevate ja kuluvate kontaktide puudumine, mistõttu võimalik lülituste arv on väga suur, kuna võimalik lülituslik tööiga on kuni miljon lülitust. Ka on võimalik kontaktivabase lülitusse kujundada keerulisemat elektroonikat, mille abil on võimalik realiseerida keerulisemaid lõlitusrežiime. Puuduseks on kõrgem hind ja pinge lang lülituselementidel (kuni 2V), mistõttu tuleb suurevõimsuslikemal lülititel arvestada hajuvõimsusega, ning paigutada nad radiaatorile.
Lülitavakes elemendiks võib olla sümistor, türistor, türistori sild või alalisvoolu luülitamisel suurevõimsuseline transistor. Türistoride kasutamisel kas on lülil kaks vastulülitatud türistori (vt jon4.2), või on türistorsild (vt jon4.3).
Türistore kasutatakse reeglina suurtemate voolude korral, sest sümistori ei valmistata üle 20A. Peale eelnimetatud eeliste on kontaktivabade lülituste eeliseks akustilise müra puudumine, keskkonna kindlus, ning ka mehaaniline tugevus, suurem lülitamiskiirus. Peale hajuvõimsust tuleb kontatkivabade lülitite korral arvestada sellega, et ohutustehniliselt nad ei ole võrdväärsed elektromehaaniliste lülititega. Elektromehaanilised lülitused on välja lülitatud olukorras objekt pingevaba. Kontaktivaba lüliti kasutamisel käitub aga lülituselement väljalülitatud olukorras suure takistusena, niiet teda läbiv vool on sedavõrd väike ( mikro amprites), kuid lülitatav objekt on põhimõtteliselt pinge all. Ohutusebjektilises seisukohas nõutakse seepärast kontaktivaba lülititel veel ohutustehnilise elektomehaanilise lüliti lisamist, mida küll ei kasutata lülituselemendina, vaid õhu vahe tekitamiseks nii nagu lahklüliti jaotusseadetes. Tänu sellele et lülituselemente tüüritakse elektroonselt, on võimalik teostada erinevaid lülitamisrežiime , ning kontaktivabu lüliteid valmistataksegi erinevatele lülitusrežiimidele, ning need valitakse sõltuvalt kasutusvaldkonnast. On olemas järgmised lülitusrežiimid:

ZS – Zero Switch. – Lülitab sisendsignaali saamisel järgmisest vahleduvpinge null hetkest, ning lülitab välja sisendsignaali lõppemisele järgmisest null-hetkest. Selline null-hetke kasutamine kergendab lülituselementide töörežiimi, kuna lülitushetkel elementi läbiv vool on null või minimaalne.

AS – Sujuvalt lülitavalt (Analoog Switching) – selles režiimis suurendatakse tarbijale antavat pinget vahelduvpinge hakkimisega sarnaselt vahelduvpinge regulaatorile, kas sõltuvalt sisendsignaali väärtusest, või automaatselt neljateistkümne periodi vältel. Viimast varianti nim. „ soft start”. AS lüliteid kasutatakse neil juhtudel, kui käivitatav mootor ei pea arendama käivitushetkel maksimaalset momenti nt. ventilaatorite käivitamisel.

IO – Instant-ON switching. See lüliti rakendub koheselt sisendsignaali saabumise hetkel. Sõltumata vahelduvpinge hetkväärtusest.

PS – Peak Switching – Lüliti rakendub signaali saabumise hetkele järgneval pinge tippväärtusel. Kasutatakse seda lülitit mitmesuguste solenoidide lülitamiseks, sest enamasti on solenoididel vaja alghetkel tugevamat voolu, et kiirendada solenoidi tõmbumist.
Kontaktivabade lülitite eripäraks on suhteliselt halb häirekindlus, kiirete pinge muutuste korral. Need kiired pingemuutused tekivad toite võrku võimsate tarbijate lülimisel ja nende pinge impulside toimel võivad türistorid iseeneslikult avaneda. Selle tõttu kasutatakse häireid summutavaid elemente, milleks võivad olla varistorid või RC ahelad.
Varistori takistus sõltub teatavasti pingest ja nad on projekteeritud nii, et normaalse võrgupinge korral (400V) on nende takistus sedavõrd suur, et nad mingit toimet ei oma. Pinge suurenemisel alatest 500V aga väheneb nende takistus järsult ja nende kaudu lühistatakse häire impulsid. Sarnase toimega on ka RC ahelad. Snubber
RC ahelate toime seisneb selles, et kondensaator on alati kiiretele pinge muutustele lühiseks, ning häire impulside energia neeldub kondensaatorite laadimise takistustes. (C=22μF ja R≤100Ω)
Kolmas meetod leiab kasutamist siis kui on tegemist eriti häiretundlike ahelatega. Sel juhul lisatakse varistoritele ferrid rõngastele keritud väikesed induktiivsused. Induktiivsus on teatavasti kiirele pinge muutusele suureks takistuseks ja seetõttu ei pääse häire impuls toimima kontaktivaba lülititüristoridele. Häirekaitse elemendid sõltuvad tootvast firmad on kas väljaspoolt lisatavad või intergreeritud st. kontaktivaba lülitiga kokku ehitatud. Kontaktivabu lüliteid valmistatakse vooludele alates 0,5A kuni 100A. Neid valmistatakse ühe, kahe ja kolmefaasilistele.
Lüliteid valmstav firmad toodavad ka standartseid radiaatoreid, kuid need on sovitatud nimikoormustele st. on kasutatavad siis kui kontaktivaba lüliti töötab kas nimivooluga või sellele lähedase vooluga. Kui aga reaalne vool on nimivoolust tunduvalt väiksem ei vajata enam nii võimsaid radiaatoreid ja võib läbi saada märksa väiksematega, mis võivad olla ka isevalmistatud, või kasutatakse radiaatoritene mingeid konstruktiivseid elemente.

5. Kolmefaasilised alaldid

Suuremavõimsuslised alalispinge energia saamiseks ei sobi ühefaasilised alaldid, kuna nad tekitavad ebasümeetrilist koormust (Koormatakse üht faasi rohkem). Taolise ebasümeetrilise koormuse korral tekib nullpunkti nihe, ning pinge muutused teistes faasides. Eriti halb on võrgutöö seisukohalt võimas ühefaasiline alalti, kuna see tarbiv voolu ainult ühel poolperioodil, ning tarbitav vool muutub mittesiinuseliseks, millega kaasnevad harmooniliste tekte, ning häired võrgus. Kolmefaasilistel alalditel on kaks eelist:
1. Jaguneb koormus ühtlaselt faaside vahel.
2. Väljundpinge pulsatsioon on suurema sagedusega, mida on lihtsam siluda ja seetõttu on kolmefaasiliste alaldite siluv filtrid sageli lihtsamad.
On kaks lülituskeemi: Pool ja täisperiood alaldid
Kolmefaasilised poolaladid jaguneb vool kolme faasi ja kolme dioodi vahel selliselt et korraga juhib ainult see diood, mille faasi pinge on antud hetkel nulli suhtes kõige positiivsem, kuna antud aja hetkel avaneb just see diood, mille anood on teiste dioodidega kõige positiivsem. Nii on ajavahelimus t1 kuni t2 kõige positiivsem a faas, avaneb VD1, ning vool kulgeb a faasist läbi VD1 ja läbi tarbija nulli. Ajahetkel t2 muutub b faas kõige positiivsemaks ja nüüd hakkab juhtima VD2. Ajahetkel t3, VD3 jne. Perioodi kestel jõuavad juhtida kõik kolm faasi, ning tarbija vool kujuneb kolme dioodi voolu summana. Dioodi vool on üks kolmandik tarbijavoolust vastupinge:
Kolmefaasilist poolperioodalaldit kasutatakse siis kui väljundvõimsused ei ole väga suured (mõni kW), kuna voolu tarbimine toimub ühel pooleperoodil ja see tekitab võrku harmoonilisi ja häireid.
Kolmefaasilises sildlülituses on kolm faasi ja kuus dioodi, ning alaldatavaks pingeks linipinge. Tarbijaga jääb järjestiku kaks dioodi ja vool läbi tarbija tekib nende faaside vahel, mille pinge on antud hetkel kõige positiivsem ja kõige negatiivsem. Nii on ajahetkel t1 kõige positiivsem a ja kõige negatiisem e. Seetõttu kulgeb vool a faasist läbi dioodi VD2, läbi tarbija, läbi dioodi VD3 nullile. Ajahtekel t2 on kõige positiivsem b baas ja kõige negeatiivsem c. Seetõttu kulgeb vool läbi faasist VD4, läbi tarbija, läbi dioodi VD5 c faasile. Kasutatavaid dioode võib jagada kahte gruppi, sõltuvalt sellest, millised elektroodid on kokku ühendatud so. sama pontentsiaali all. Nii on katood gruppi dioodideks VD2, VD4 ja VD6. Anood gruppi dioodideks VD1, VD3 ja VD5. Vastavalt sellele valmistatakse ka kahesuguseid dioodie. Ühed mille korpus on ühendatud katoodiga ja teised, mille korpus on ühendatud anoodiga.
NB! remontimisel mitte segi ajada.
Taoline dioodide grupeerimine võimaldab ühe gruppi dioode paigutada ühisele radiaatorile. Dioodi vool on nii nagu ennemgi:
Tavaliperioodi alaldite väljundpinge funktsioon on sedavõrd väike, et paljudele tarbijatele ei vajata üldse silumist. Eriti täis tugevat induktiivse tarbijate korral, milleks on nt. alalivoolu elektrimootorid .

6. Reguleeritavad alaldid

Kasutades alaldid dioodide asemel türistore. On võimalik tüürimpulside abil nihutada alalduselemendi avanemishetke, ning sellele vastavalt muutub ka alaldatava pinge keskväärtust.
Kui esimene käivitusimpuls antakse positiivse poolperioodi lõppuosal, siis saame väljundis väikese alaldatud pinge, kuna türistor avaneb alles poolperioodi lõppul, ning seetõttu saadakse ka lühike ja väikese amplituudiga väljundimpuls, mille keskväärtus on madal. Teine käivitusimpuls on toodud näite korral antud alaldatava pinge maksimum hetkel ja seetõttu on väljundvoolu impuls pool poolperioodi impulsist, ning vastavalt väljundpinge pool võimalikust väjundpingest. Kolmas impuls antakse positiivse poolperioodi algul, seega on nii vool kui pinge väljundis lähedased maksimaalsele. On näha et reguleeritava alaldi eeliseks on häired, sest tekivad alaldatud voolu impulsid on küllalt järsu frondiga. Nad kujutavad endast impulsvoole, mille tulemusena levivad võrgus raadiohäired.
Ajavahemiku positiivse poolperioodi algusest kuni türistori avanemiseni välejndatuna nurga ühikutes, nim reguleerimisnurgaks. Reguleerimisnurk võib olla 0-st kuni 180 kraadini.
Türistor sulgub iga positiivse poolperiood lõppul, kuna siis täidetakse tema sulgumise tingimus (türistor sulgub kui teda läbiv vool muutub hoidevoolust väiksemaks). Vaadeldud kehtib aktiivtakistusliku takistuse korral, nt. siis kui tarbijaks on mingi kuumutusseade. Kui aga tarbija on induktiivtakistuslik, siis muutub töörežiim reguleeritavas alaldis keerukamaks.
Induktiivse koormuse korral muutub türistori sulgumishetk, sest induktiivsuse toimel ei muutu vool läbi türistori nulliks läbi positiivse poolperioodi lõppedes, vaid hiljem, kusjurues see hilinemine sõltub koormuse aktiiv ja induktiiv takistuse suhtest. Tulemusena on türistor avatud ka osal negatiivsest poolperioodist. Väljundisse pääseb osa negatiivse molaarsusega pingest, ning tulemusena tarbijal toimib alaldatud pinge väheneb. Poolperiood alaldi baasil koostatud reguleeritava alaldi lülitused ei ole eriti levinud, kuna väljundpinge on tugevalt pulseeriv ja tarbijat läbiv vool on katkendlik. Nimetatud põhjusel eelistatakse kas ühefaasilisi täisperiood lülitusi, või kolmefaasilisi lülitusi. Seejuures kirjeldatud induktiivsuse toime koorme neis säilub.
Aktiivtakistusliku lülituse korral sulgub türistor temale toimiva positiivse pinge lõppedes, ning pinge polaarsuse muutumisel muutub ka toimiv türistor. Induktiivse koormuse korral tekib sama nähtus kui poolperiood lülituse koralgi, st. vool ei katke mitte polaarsuse muutmisel, vaid siis kui avatakse teine türistor. Kui induktiivsuse osa koormusest on väike, siis on sulgumise hilinemine küllalt lühike, ning vool läbi tarbija on katkendliku iseloomuga. Sellist töö režiimi nim. katkevvoolu talitlsemiseks. Kui aga tarbija induktiivsus on suurem, siis tekib nn. pidevvoolu režiim, kus üks türistor sulgub siis kui teine avaneb. Voolude ümberjagunemist eritüristoride vahel nim. komutatsiooni protsessiks või lihtsalt komutatasiooniks.

7. Reguleeritava alaldi töötamine vastu elektomotoorjõu

Alaldi töö vastu elektromotoorjõudu tekib siis kui tarbijaks on kas laetav aku või alaldis toidetav alaldusmootor. Sarnane olukord töötamisele vastu emj-le tekib ka töötamisel mahtuvuslikusele koormusele, sest laetud kondensaatorit võib samuti vaadelda emj. Oluliseks erinevuseks töötamiseks vastu emj-le on see, et võimalik reguleerimisnurk väheneb, sest türistori saame avada ainult siis kui tema anood on katoodi suhtes positiivne. See ajavahemik on määratud olukorraga, kus alaldatav pinge on emj-st suurem.
Kuna alalisvoolu mootorid on põhimõtteliselt induktiivtakistuse iseloomuga, siis tuleb vaadelda ka voolu katkemise hilinemist sarnaselt induktiivkoormuse toimena. Voolu režiim võib olla kas katkev või pidevoolu režiim, sõltuvalt induktiivse koormuse osakaalust. Katkevvoolu režiim ei ole mootori töö seisukohalt soovitav, kuna see muudab tema mehaanilisi karakteristikaid või omadusi. Selleks et saada pidev voolurežiimi, võidakse lülitada mootoriga järjestiku induktiivpool nii, et alaldi töörežiim muutub pidev töörežiimiks.

7.1. Komutatsioon

Komutatsiooniks nim. voolude ümberjagunemist erinevate türistoride vahel, kui üks sulgub ja teine avaneb. Ajavahemiku väljendatud ajaühikutes mille vältel toimub voolude ümberjagunemine ühelt türistorilt teisele nim. komutatsiooni nurgaks μ. Kui ajahetkel t1 avatakse türistor T1, siis hakkab temas vool suurenema. Samal ajal aga mähiste puiste induktiivusest ei saa hetkeliselt vool türistorist T2 muutuda nulliks, vaid ainult vool hakkab vähenema. Seega on komutatsiooni vältel mõlemad türistorid avatud ja nad moodustavad ühiskontuuri. Tekivad komutatsiooni voolud ja pinged, mõjutavad alaldi tööd. Vaadeldav keskväljavõttega alaldi on komutatsiooni seisukohalt soodsaim, sest komutatsiooni vältel on faaside pinged võrdsed ja vastaspolaarsed ja seetõttu ei saa tekkida olulisi lühisvoolusi. Keerulisemate skeemide korral tuleb aga kommutatsiooni nähtustega arvestada.

7.2. Vahelduvpinge regulaatorid

Elektrienergia tarbimisel vajatakse sageli pinge reguleerimist. Vahelduvpinge reguleerimine toimub kahel põhimõttel:
1. Sarnaselt reguleeritavatele alalditele pinge lülitushetke muutmisega. Juhul kui koormus oninduktiivse iseloomuga, siis tekibka vahelduvpinge regulaatorites voolu väljalülitamise hilistumine, kuid koormuse induktiivsus vähendab voolu muutusi, mistõttu harmooniliste probleemid muutuvad lihtsamaks.
2. Vahelduvpinge hakkimine, kus võrgu pingest märksa suurema sagedusega lülitatakse pinget sisse ja välja, niiet moodustub erineva amplituudiga impulside rida, ning muutes impulsideharvendust on võimalik muuta põhiharmoonilise amplituudi. Kui näiteks lülitada lülitit sisse ja välja harvendusega kaks, siis on tarbija esimene harmoooniline sisendpingest kaks korda väiksem. Kirjeldatud meetod ei ole kaasajal eriti nõutud, sest impulsiliste vooludega kaasnevad harmoonilised ja kuna vahelduvvoolu tarbijad on reeglina võimsad, siis tekivad ka võimsad harmoonilised, millised tuleb summutada ja see loob täiendavaid tehnilisi probleeme.
Vahelduvpinge reguleerimiseks kasutatakse türistortüüpi elemente, ning selleks on põhimõtteliselt neli võimalust:
Toodud võimalusi kasutatakse ka vahelduvpinge lülitites, see on kontaktivabades lülitites, va. variant 2. Variandi korral 1 kasutatakse kahte vastusuunas ühendatud türistori, ning pinge reguleerimine toimub lõikamise meetodil, nii nagu näidatud eelmisel diagrammil. Variant 3 on tööpõhimõttelt sarnane, ainult kahe türistori asemel kasutatakse siin sümistori. Kahte eraldi türistori kasutatakse suuremate voolude korral, kuna sümistore valmistatakse väiksema võimsuslike elementidena. Teise variandi korral on ühe türistori asemel diood ja sel juhul toimub pinge reguleerimine lõikumisega ainult ühel poolperioodil. Skeem on lihtsam ja odavam kui reguleerimispiirkond on väiksem, kuna muudetakse üht poolperioodi. Taoline võtte on siiski küllalt levinud, sest väga sageli ei ole nõutav reguleerimis piirkond küllaldki lai (nt. ei ole vaja reguleerida pingest nullist maksimumini, vaid 50% kuni 100%-ni). Sildlülituse korral sültub voolu tee sisendpinge polaarsusest. Positiivse poolperioodi ajal kulgeb vool läbi VD1, türistori ja VD2-e. Negatiivsel poolperioodil kulgeb vool läbi VD3-e, türistori ja dioodi VD4. Pinge türistori pingel on mõlemal samapolaarne (anood positiivne) ja see võimaldab teda avada tüürimpulsiga mõlema poolperioodi vältel, nii et saame ühe türistoriga reguleerida pinget mõlemal poolperioodil. Kolmefaasiliste regulaatorite korral kasutatakse samu meetodeid, ainult et reguleeriv lüliti tuleb ühendada igase faasi.

7.3. Alalispinge muundurid ehk regulaatorid

Pinge reguleerimist alalisvoolu ahelates kasutatakse eelkõige alalisvoolu mootorite toiteks, seejuures reguleerimise vajadused on külaldki erinevad, sõltuvalt ajami kasutusotstarbest. Reguleerimismeetodina kasutatakse impuls reguleerimist, eelkõige impulsi laiuse modulatsiooniga . Seetõttu on kasutatavad lülitused sarnased impuls stabilisaatoritega. Erinevus on ainult reguleerimise iseloomus . Stabilisaatorites toimub reguleerimisprotsess nii, et väljundpinge on konstantne. Pinge regulaatorites toimub aga reguleerimisprotsess vastavalt juhtimisprogrammile, kas väljundpinget vähendades või suurendades. impuls regulaatorite kasutamise peamiseks põhjuseks on kõrge kasutegur. Nii nagu stabilisaatorites, nii ka regulaatorites kasutatakse kaht põhilülitust pinget vähendav regulaator (step-down) ja pinget tõstev regulaator (step-up).
Mootori ja ajami töö seisukoht
Tuntakse ühe-, kahe- ja nelja kvatandilisi regulaatoreid. Ühe kvatandilise regulaatori puhul toimub pinge ja voolu reguleerimine nii, et ei pinge ega voolu suund ei muutu. Kahe kvatandilise regulaatori puhul, aga muutub kas voolu suund pinge polaarsuse mittemuutumisel, või pinge (kusjurues voolu suund jääb samaks). Esimene meetod neis leiab kasutust näiteks elektri transpordis, kus pidurdamisel juhitakse energia tagasi võrku. Teine variant leiab aga kasutamist kraana voolu mootorites, kus sõltuvalt sellest kas mootor töötab kiirenevalt või aeglustuvalt on voolu suund sama, muutub aga pinge polaarsus. Nelja kvatandiliste regulaatorites saab muutuda nii voolu suund kui pinge polaarsus.
PL-iga tähistatakse pooljuht lülitit, milleks võib olla kas mingi jõu transistor, või GTO türistor, sest see lüliti peab olema juhtplokki toimest suletav. Võrreldes stabilisaator lülitustega puudub pinge regulaatorist induktiivsus, sest elektrimootor omab alati mingit induktiivsust ja vaadeldaval juhul osaleb ta pinge regulaatori töös. Kui PL avatakse, siis tekib sisendist vool läbi mootori, ning vool hakkab suurenema. Kusjuures induktiivsusel induktseeritakse elektromotoorjõud, mis püüab seda takistada. Toimub energia salvestamine induktiivsusesse magnetvälja energiana ja ka ajamisse mehaanilise energiana. Kui PL suletakse siis muudab emj. oma polarsust püüdega säilitada mootoris endise suunaga voolu. Avaneb diood VD1, ning vool kulgeb endises suunas PL avatud oleku kestvusel salvestatud energia arvel. Voolu väärtus seega ka mootori pöörlemiskiirus sõltub PL-i sisse ja väljalülitamis kestvuste suhtest.
Töö toimub kahes tsüklis. Kui avatakse PL kulgeb vool sisendpinge plussilt läbi induktiivsuse ja PL-il miinusele. Toimub energia salvestamine regulaatori induktiivsusesse. Diood VD on suletud. PL-i sulgemisel muudab regulaatori induktiivseusel emj. oma polaarsust. Ta jääb järjsetiku sisendpingega, ning väljundpinge mis antakse mootorile on . Väljundpinge väärtus sõltub PL-i avatud ja suletud oleku kestusest, mida pikkemalt on PL avatud, seda rohkem salvestatakse regulaatori induktiivusesse, seda suurem on tema emj. ja seda suurem on väljund.

7.4. Muutuva voolu suuunaga kahe kvatandiline muundur

Taolist muundurit kasutatakse ajamite rekuoperatiivsel pidurdamisel kui soovitakse anda pidurdamise energiat tagasi võrku. Lülitus koosneb nagu kahest osast, pinget vähendavast regulaatorist, mis koosneb pooljuhtlülitist PL2 ja dioodist VD2. Juhul kui mootori induktiivsus on lülituse töötamiseks liiga väike, võidakse lisada täiendab induktiivsus ML, mis toimib ühtlasi ka voolu siluva elemendina. Teise osa moodustab pinget tõstev impulsstabilisaator, mis koosneb dioodist VD1, pooljuhist PL1 ja ajami ahelast. See osa töötab tavalisega võrreldes vastupidi, st. siis kui me soovime ajami pidurdamiseks juhtida energiat tagasi võrku. Mootorina töötamisel sõltub mootori pinge ja pöörlemiskiirus pooljuht lüliti PL2 lülitamisest. Kusjuures induktiivsusesse salvestatud energia juhitakse PL2 suletud oleku korral läbi dioodi VD2 mootorile, ning ei muutu mootori režiimist ei pinge ega voolu suund. Pidurdamiseks on PL2 ja selleks et pidurdusenergia siirduks ajamist võrku peab muutuma voolu suund ja see saab juhtuda siis kui mootori pinge on sisendpingest kõrgem, ning avatakse diood VD1. Esmalt toimub energia salvestamine induktiivsusesse, kui lüliti PL1 on suletud. Kui aga PL1 avatakse, muudab emj. induktiivsuse omapolaarsust, ta jääb järjestiku ankru emj jõuga, ning
sellega ületab pinge, diood VD1 avatakse ja vool suundub tagasi sidemesse. Pooljuht lüliti PL1 lülituste ja pausi kestvuste reguleerimisega on võimalik juhtida energijat tagasi sidese ka küllalt madalatel ajamite pöörlemis kiirustel.

7.5. Vaheldid

Vaheldid on lülitised, milliste abil saab muundada alalisvoolu energiat vahelduvvooluliseks energiaks. Vaheldid jagunevad kahte gruppi:
Sünktroniseeritud vaheldid, mille abil võib alalisvoolu energiat juhtida vahelduvvoolu võrku. Sellise vaheldina võib teatud režiimis töötada reguleeritav alaldi ja autonoomsed vahendid, mille abil on võimalik muundada alalispinge energiat vahelduvpinge energiaks, kusjuures muundamise sagedust on valitav ja reguleeritav juhtplokki toimena.
Autonoomsed vahendid jagunevad omakorda 1 ja 3 faasilisteks, millest esimesed on laialdast kasutust leidnud kohtvõrkude avariitoite süsteemides, nt. UPS-ides. Teised aga sagedusmuundamisega ajamites. Alalispinge muundamine vahelduvpingeks võib toimuda kahel erineval meetodil: Plokkjuhtimisega ja pulsjuhtimisega.
Plokkjuhtimise korral moodustatakse vahelduvpinge eripolaarsusega ristküliku impulsidest, mida on küllalt lihtne teha tavaliselt lihtlülitiga.
Plokkjuhtimine on lihtne, kuid tema puuduseks on harmooniliste probleem, mistõttu seda kasutatakse üldiselt väiksemate võimsuste korral Pulsjuhtimise korral moodustatakse vahelduvpinge tervest reast eri pikkusega ristkülik impulsidest, millest lihtsaim on kolme impulsiga süsteem.
Pulsjuhtimise korral on juhtimine keerulisem, kuid saadakse suurema võimsusega esimene harmooniline. Kasutatakse ka keerulisemat süsteemi, kus eripolaarsusega ja kestvusega polaarsusega on suurem kui kolm.
Kolmefaasilistes muundurites kasutatakse ka astmelist vaheldust, kus pinge moodustatakse astmefunktsioonina liini ja faasi pingete kombinatsiooniga. Toodud lihtsustatud vaheldi skeem ei teki induktiivse koormuse korral probleeme, sest lüliti juhib voolu mõlemas suunas ja kui ümberlüliti läheb asendist 1 asendisse 2, siis peab vool läbi induktiivsuse teatud aja vältel jätkuma, ning see vool komuteeritakse lülitiga sel puhul alumisse sektsiooni . Kaasajal elektromehaanilisi lüliteid ei kasutata ja kui me asendame ümberlüliti kahe poolülitiga, siis need juhivad voolu ainult ühes suunas, ning skeemi töötamiseks lülitus muutub keerulisemaks. Vaadeldava lülituse puuduseks on asjaolu et ta vajab kahte toiteallikat, kusjurues väljundpinge amplituud on määratud ühe toiteallika pingega. Kui muuta lülitus keerulisemaks on võimalik läbi ajada ühe toiteallikaga.
Positiivsel poolperioodil avatakse üheagselt PL1 ja PL4. Teisel poolperioodil PL3 ja PL2. Dioodide toime on sarnane eelnevalt vaadelduga. Pooljuht lülititena võidakse kasutada jõutransistore, GTO türistore või ka IGBT transistore. Juhtlülitus peab olema selliselt kujutatud, et mitte kunagi ei saaks jääda üheaegselt avatuks kaks järjestiku olevat pooljuhtlülitit, kuna see tekitab lühiserežiimi.
Kolmefaasilise voolu tekitamiseks on vaja kolme kolme asendiga ümberlülitit.
Aja hetkel t1 peab saama mootori mähise klemm U positiivse pinge ja klemm W negatiivse pinge. Selleks viiakse lüliti KU asendises 1 ja KW asendisse 3. Lüliti KV asendis 2. Faasid jäävad järjestikku ja nende keskpunktis moodustub nullpinge, kuna see punk on ühendatud mähisega V, mis jääbki ajahetkel t1 pingeta. Ajahetkel t2 on lüliti KU asendis 3 ja KV asendis 2. KW asendis 2. Ajahetkel t3 on KV asendis 3, KW asendis 1 jne. Kuna tavaliselt on tegemist küllalt suurte vooludega, siis tuleb ümberlülititena kasutada elemente, mille takistus on sisselülitatud olukorras võimalikult väike. Parimateks elementideks selleks otstarbeks on IGBT transistorid ja ka VMOS transistorid.
Kolmefaasilised positsioonid on asendatud dioodidega. Asendis 1 on ülemine transistor avatud ja alumine suletud. Asendis 2 on mõlemad transistorid suletud ja asendis 3 on alumine transistor avatud, ülemine suletud. Skeemil toodud dioodid on enamasti kujundatud transistoride sisse.
44
Rakenduselektroonika