Triak (symetrický triodový tyristor) nebo triak (z anglického TRIAC – trioda pro střídavý proud) je polovodičová součástka, která je typem tyristoru a používá se ve střídavých obvodech. Zvýšením počtu polovodičových vrstev tyristoru ze čtyř na pět jsme získali zařízení schopné propouštět elektrický proud v propustném i zpětném směru. Symbolické grafické označení a struktura triaku jsou na Obr. 16.4.
Rýže. 16.4. Symetrický tyristor – triak
a – konvenční grafické označení; b – struktura; c – charakteristika proud-napětí
Na rozdíl od tyristoru, který má katodu a anodu, je nesprávné nazývat hlavní (výkonové) svorky triaku katodou nebo anodou, protože vzhledem ke struktuře triaku jsou obě současně. Podle způsobu připojení vůči řídicí elektrodě se však hlavní závěry triaku liší a existuje analogie s katodou a anodou tyristoru. Na obrázku výše se horní svorka triaku ve schématu nazývá svorka 1 (B1) nebo konvenční katoda, spodní svorka 2 (B2) nebo konvenční anoda, svorka vlevo nahoře je řídicí elektroda EU. V otevřeném stavu triaku, kdy B2 je plus a B1 je mínus, proud protéká vrstvami p2-n3-p4-n5, s opačnou polaritou – vrstvamisp4-n3-p2-n1. Protože řídicí napětí je přivedeno na vrstvu n, polarita impulsů musí být záporná vůči kolíku B1.
Proudově napěťová charakteristika triaku je na Obr. 16.4, c.
Charakteristika je velmi podobná jako u tyristoru, ale je symetrická podle původu. Pro triaky, stejně jako pro tyristory, je speciálně zvolen režim vnějšího obvodu EАUvčaby byl triak spolehlivě uzavřen, když na něj nejsou aplikovány žádné řídicí impulsy. Pro převedení triaku do otevřeného stavu je aplikován řídicí impuls, jehož trvání je zvoleno větší než trvání přechodového procesu a hodnota proudu je větší nebo rovna usměrňovacímu proudu. Po otevření triaku ztrácí řídící elektroda své řídící vlastnosti, takže není možné triak signálem z řídící elektrody uzavřít. Triak se uzavře teprve tehdy, když se okamžitá hodnota střídavého napětí ve vnějším obvodu rovná nule (přechod sinusoidy přes nulu).
16.3. Aplikace triaků. regulátor střídavého napětí
K regulaci střídavého napětí v zátěži se používá triak. Uvažujme obvod jednofázového regulátoru střídavého napětí pomocí triaku, znázorněného na Obr. 16.5.
Rýže. 16.5. Jednofázový regulátor střídavého napětí pomocí triaku
Časový diagram činnosti regulátoru střídavého napětí na triaku s aktivní zátěží je na Obr. 16.6.
Druhý graf časového diagramu ukazuje řídicí impulsy triaku s různým regulačním úhlem , který se počítá od okamžiku přechodu sinusoidy napětí.U2přes časovou osu.
Rýže. 16.6. Schéma časování regulátoru střídavého napětí
Při = 0 se triak otevře při minimálním napětí na anodě, takže proud teče do zátěže po dobu rovnající se trvání každé půlvlny sinusovky – napětí v zátěži je maximální.
Když = 90 0, triak se otevře se zpožděním ½ trvání každé půlvlny sinusovky a proud také teče do zátěže po ½ trvání každé půlvlny sinusovky – napětí v zátěži klesá.
Při absenci řídicích impulsů je triak uzavřen, do zátěže neteče proud – napětí v zátěži je nulové.
Efektivní hodnota napětí v zátěži je určena výrazem
kde U2– efektivní hodnota napětí sekundárního vinutí transformátoru.
1. Jak se uzamykatelné tyristory liší od neuzamykatelných?
2. Jak se určuje blokovací koeficient?
3. Jak se liší triaky od tyristorů? Poskytněte konvenční grafické znázornění triaku.
4. Nakreslete schéma regulátoru střídavého napětí na triaku a vysvětlete princip činnosti.
triak (symetrický triodový tyristor) Nebo triak (z angličtiny. TRIAK – trioda for střídání proud) je polovodičové zařízení, které je typem tyristoru a používá se pro spínání v obvodech střídavého proudu. V elektronice je často chápán jako řízený spínač (klíč). Na rozdíl od tyristoru, který má katodu a anodu, je nesprávné nazývat hlavní (výkonové) svorky triaku katodou nebo anodou, protože vzhledem ke struktuře triaku jsou obě současně. Podle způsobu připojení vůči řídicí elektrodě se však hlavní závěry triaku liší a existuje analogie s katodou a anodou trinistoru. Na obrázku výše se horní kolík triaku v diagramu nazývá kolík 1 nebo podmíněná katoda, spodní kolík se nazývá kolík 2 nebo podmíněná anoda a kolík vpravo je řídicí elektroda.
Triak má pětivrstvou polovodičovou strukturu. Zjednodušeně lze triak reprezentovat jako ekvivalentní obvod (viz obr.) dvou triodových tyristorů (SCR) zapojených zády k sobě. Je však třeba poznamenat, že ovládání triaku se liší od ovládání dvou na sebe navazujících SCR.
K odblokování triaku se na jeho řídící elektrodu přivede napětí vzhledem ke konvenční katodě. Polarita řídicího napětí musí být zpravidla buď záporná nebo se musí shodovat s polaritou napětí na konvenční anodě. Proto se často používá způsob ovládání triaku, při kterém je signál přiváděn do řídící elektrody z podmíněné anody přes odpor omezující proud a spínač. Často je vhodné ovládat triak nastavením určité proudové síly řídící elektrody, dostatečné pro odblokování. Některé typy triaků mohou být spouštěny signálem libovolné polarity, i když to může vyžadovat větší řídicí proud.
Voltampérová charakteristika triaku.
34. Klasifikace zesilovačů, jejich parametry a charakteristiky, provozní režimy.
Elektronický zesilovač – zesilovač elektrických signálů, jehož zesilovací prvky využívají jevu elektrické vodivosti v plynech, vakuu a polovodičích. Elektronický zesilovač může být buď samostatným zařízením, nebo jednotkou (funkční jednotkou) jako součást nějakého zařízení – rádia, magnetofonu, měřicího přístroje atd.
Analogové zesilovače a digitální zesilovače
V analogových zesilovačích je analogový vstupní signál zesílen bez digitální konverze pomocí analogových zesilovacích stupňů. Analogový výstupní signál bez digitální konverze je přiváděn do analogové zátěže.
V digitálních zesilovačích, po analogovém zesílení vstupního analogového signálu analogovými zesilovacími stupni na hodnotu dostatečnou pro analogově-digitální převod analogově-digitálním převodníkem (ADC), analogově-digitální převod analogové hodnoty (napětí) na digitální hodnotu – číslo (kód) odpovídající hodnotě napětí vstupního analogového signálu. Digitální hodnota (číslo, kód) je buď přímo přiváděna přes zesilovací stupně pro řízení vyrovnávací paměti do akčního členu digitálního výstupu, nebo je přiváděna do výkonného digitálně-analogového převodníku (DAC), jehož výkonný analogový výstupní signál je přiváděn do analogového výstupní akční člen.
Typy zesilovačů podle elementové báze
Elektronkový zesilovač – zesilovač, jehož zesilovacími prvky jsou elektronky
Polovodičový zesilovač – zesilovač, jehož zesilovacími prvky jsou polovodičová zařízení (tranzistory, mikroobvody atd.)
Hybridní zesilovač – zesilovač, jehož část kaskád je sestavena pomocí elektronek, část – pomocí polovodičů
Kvantový zesilovač – zařízení pro zesilování elektromagnetických vln v důsledku stimulované emise excitovaných atomů, molekul nebo iontů.
Typy zesilovačů podle frekvenčního rozsahu
DC zesilovač (UPT) je zesilovač pomalu se měnících vstupních napětí nebo proudů, jejichž dolní mezní frekvence je nulová. Používá se v automatizační, měřicí a analogové výpočetní technice. Hlavní článek – DC zesilovač
Nízkofrekvenční zesilovač (ULF, audio frekvenční zesilovač, ultrazvukový frekvenční zesilovač) je zesilovač určený pro provoz v audio frekvenčním rozsahu (někdy také ve spodní části ultrazvukového frekvenčního rozsahu, do 200 kHz). Používá se především v technice záznamu a reprodukce zvuku, dále v automatizační, měřicí a analogové výpočetní technice. Hlavní článek – Audio zesilovač
Vysokofrekvenční zesilovač (UHF, radiofrekvenční zesilovač, URCH) – zesilovač signálů na rádiových frekvencích. Používá se především v rádiových přijímacích a rádiových vysílacích zařízeních v radiokomunikacích, rozhlasovém a televizním vysílání, radaru, radionavigaci a radioastronomii, dále v měřicí technice a automatizaci
Spínací zesilovač – zesilovač určený k zesilování proudových nebo napěťových impulsů s minimálním zkreslením jejich tvaru. Vstupní signál se mění tak rychle, že přechodové jevy v zesilovači jsou rozhodující pro určení výstupního tvaru vlny. Hlavní charakteristikou je pulzní přenosová charakteristika zesilovače. Pulzní zesilovače mají velmi velkou šířku pásma: horní mezní frekvence je několik set kilohertzů – několik megahertzů, dolní mezní frekvence je obvykle od nula hertzů, ale někdy od několika desítek hertzů, v tomto případě je konstantní složka na výstupu zesilovače obnovena uměle. Pro přesný přenos tvarů impulsů musí mít zesilovače velmi nízké fázové a dynamické zkreslení. Protože je u takových zesilovačů zpravidla vstupní napětí odebíráno z pulzně šířkových modulátorů (PWM), jejichž výstupní výkon je desítky miliwattů, musí mít velmi vysoký výkonový zisk. Používají se v pulzních radarových zařízeních, radionavigaci, automatizaci a měřicích zařízeních.
Typy zesilovačů podle frekvenčního pásma
Širokopásmový (aperiodický) zesilovač – zesilovač, který poskytuje stejný zisk v širokém frekvenčním rozsahu
Pásmový zesilovač – zesilovač pracující na pevné průměrné frekvenci spektra signálu a přibližně rovnoměrně zesilující signál v daném frekvenčním pásmu
Selektivní zesilovač – zesilovač, jehož zisk je maximální v úzkém frekvenčním rozsahu a minimální mimo něj
Typy zesilovačů podle typu zátěže
Speciální typy zesilovačů
Diferenciální zesilovač – zesilovač, jehož výstupní signál je úměrný rozdílu dvou vstupních signálů, má dva vstupy a zpravidla symetrický výstup.
Operační zesilovač — vícestupňový stejnosměrný zesilovač s vysokým ziskem a vstupní impedancí, diferenčním vstupem a jednopólovým výstupem s nízkou výstupní impedancí, určený pro provoz v zařízeních s hlubokou negativní zpětnou vazbou.
Přístrojový zesilovač — určené pro úlohy vyžadující přesné zesílení s vysokou přesností přenosu signálu
Stupnicový zesilovač – zesilovač, který mění úroveň analogového signálu stanovený početkrát s vysokou přesností
Logaritmický zesilovač – zesilovač, jehož výstupní signál je přibližně úměrný logaritmu vstupního signálu
Kvadratický zesilovač – zesilovač, jehož výstupní signál je přibližně úměrný druhé mocnině vstupního signálu
Integrační zesilovač – zesilovač, jehož výstupní signál je úměrný integrálu vstupního signálu
Invertující zesilovač – zesilovač, který mění fázi harmonického signálu o 180° nebo polaritu pulzního signálu na opačnou (invertor)
Parafázový (fázově invertovaný) zesilovač – zesilovač sloužící ke generování dvou protifázových napětí
Nízkošumový zesilovač – zesilovač, ve kterém byla přijata speciální opatření ke snížení úrovně vlastního šumu, který může zahalit slabý zesilovaný signál
Izolační zesilovač – zesilovač, ve kterém jsou vstupní a výstupní obvody galvanicky odděleny. Slouží k ochraně před vysokým napětím, které může být aplikováno na vstupní obvody, a k ochraně před hlukem šířícím se podél zemních obvodů
Některé funkční typy zesilovačů
Předzesilovač (předzesilovač) – zesilovač určený k zesílení signálu na hodnotu nezbytnou pro normální provoz koncového zesilovače.
Koncový zesilovač (výkonový zesilovač) – zesilovač, který při určitém externím zatížení poskytuje zesílení výkonu elektromagnetických kmitů na danou hodnotu.
Středofrekvenční zesilovač (UPCH) je úzkopásmový zesilovač signálu o určité frekvenci (456 kHz, 465 kHz, 4 MHz, 5,5 MHz, 6,5 MHz, 10,7 MHz atd.) přicházející z frekvenčního měniče rádiového přijímače.
Rezonanční zesilovač – zesilovač signálů s úzkým spektrem frekvencí ležících v propustném pásmu rezonančního obvodu, což je jeho zátěž.
Video zesilovač — pulzní zesilovač určený k zesílení video pulzů složitých tvarů a širokého spektrálního složení. Navzdory svému názvu se používá nejen ve video a televizní technice, ale také v radaru, zpracovává signály z různých detektorů, modemů atd. Zásadní vlastností tohoto zesilovače je jeho provozuschopnost až do 0 Hz (stejnosměrný proud). Také signál v tomto spektru se obvykle nazývá video signál, i když nemá nic společného s přenosem obrazu.
Magnetický záznamový zesilovač – zesilovač naložený na záznamovou magnetickou hlavu.
Zesilovač mikrofonu – zesilovač elektrických audiofrekvenčních signálů přicházejících z mikrofonu na hodnotu, při které je lze zpracovat a upravit.
Zesilovač-korektor (korekční zesilovač) – elektronické zařízení pro změnu parametrů video nebo audio signálu. Zesilovač-korektor video signálu například umožňuje upravit sytost barev, barevný tón, jas, kontrast a rozlišení, zesilovač-korektor zvukového signálu je určen k zesílení a korekci signálů ze snímače gramofonového přehrávače a existují i jiné typy zesilovačů-korektorů.
Zesilovače jako samostatná zařízení
Audio zesilovače
Audio zesilovače pro kabelové vysílací systémy.
Audio zesilovače pro ozvučení otevřených a uzavřených prostor.
Domácí audio zesilovače. V této skupině zařízení jsou nejzajímavější Hi-Fi a high-fidelity zesilovače. Existují různé typy zesilovačů: předběžné, konečné (zesilovače výkonu) a kompletní, kombinující vlastnosti předběžného a konečného.
Přístrojové zesilovače — určené k zesílení signálů pro účely měření. Hlavní článek – Měřící zesilovač (měřicí přístroj).
Biopotenciální zesilovače jsou typem měřicích zesilovačů používaných v elektrofyziologii.
Anténní zesilovače – určené pro měření slabých signálů z antény před jejich přivedením na vstup rádiového přijímače, existují obousměrné zesilovače (pro transceivery), zesilují také signál přicházející z koncového stupně vysílače do antény. Anténní zesilovač se obvykle instaluje přímo na anténu nebo v její blízkosti.
