Задача 5. Расчет маломощных выпрямителей.

Исходные данные для расчета выпрямителя приведены в табл. 6.1, где U_С – напряжение сети, питающей выпрямитель; f_С – частота сети переменного тока; U₀ – выходное выпрямленное напряжение; I₀ – ток на выходе выпрямителя; K_П % - коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

Порядок расчета:

1. Зарисовать структурную схему блока питания с обозначением всех составных частей и описать их назначение.

2. Выбрать схему выпрямителя согласно номера варианта, зарисовать ее в отчет и пояснить назначение всех элементов схемы

3. Выполнить расчет трансформатора (т.е. определить его мощность по вторичной обмотке, коэффициент трансформации, определить его типовую мощность).

4. Выполнить расчет выпрямителя (исходя из выбранного типа выпрямителя и формул для выпрямителей такого типа, заданного типа диодов - определить количество диодов в схеме, выполнить проверку по току и по напряжению).

5. Выполнить расчет сглаживающего фильтра. Он состоит из предварительного и окончательного расчета.

7. На заключительном этапе практической работы студенты должны начертить полную схему блока питания со всеми элементами и нагрузкой.

 

Номер варианта брать по последним двум цифрам зачетной книжки mn. Если последние цифры больше 50, то номер рассчитать по формуле 100-mn, например mn=90, брать вариант 10.

Таблица 6.1

№ вар.	№рис.	UС, , В	U0, В	I0, А	fС, Гц	KП, %
	6.5					1, 5
	6.6					1, 7
	6.7					1, 9
	6.8					2, 0
	6.9					2, 2
	6.10					1, 8
	6.5					2, 4
	6.6					2, 5
	6.7					1, 5
	6.8					1, 7
	6.9					1, 9
	6.10					2, 0
	6.5					2, 2
	6.6					1, 8
	6.7					2, 4
	6.8					2, 5
	6.9					1, 5
	6.10					1, 7
	6.5					1, 9
	6.6					2, 0
	6.7					2, 2
	6.8					1, 8
	6.9					2, 4
	6.10					2, 5
	6.5					1, 5
	6.6					1, 7
	6.7					1, 9
	6.8					2, 0
	6.9					2, 2
	6.10					1, 8
	6.5					2, 4
	6.6					2, 5
	6.7					1, 5
	6.8					1, 7
	6.9					1, 9
	6.10					2, 0
	6.5					2, 2
	6.6					1, 8
	6.7					2, 4
	6.8					2, 5
	6.9					1, 5
	6.10					1, 7
	6.5					1, 9
	6.6					2, 0
	6.7					2, 2
	6.8					1, 8
	6.9					2, 4
	6.10					2, 5
	6.5					1, 5
	6.6					1, 7

 

Задача 6. Расчет параметров усилительного каскада на транзисторе по схеме с общим эмиттером. (варианты задание в табл.6.2).

Исходные данные для расчета параметров усилительного каскада на транзисторе ГТ320А по схеме рис. 6.18 приведены в таблице 6.2. Рабочая точка транзистора выбирается на середине нагрузочной характеристики.

В контрольной работе привести:

1. Схему усилительного каскада и описание назначения всех элементов входящих в схему, а также входные и выходные ВАХ биполярного транзистора.

2. По исходным данным для усилительного каскада определить:.

а. Положение рабочей точки на входных и выходных характеристиках транзистора.

б. h – параметры транзистора в районе рабочей точки.

в. Входное сопротивление усилительного каскада, R _ВХ.

г. Выходное сопротивление усилительного каскада, R _ВЫХ.

д. Коэффициент усиления каскада по напряжению, K _U.

е. Величина выходного напряжения усилительного каскада.

ж. Нарисовать временные диаграммы входного напряжения, напряжения на базе, выходного напряжения, полного тока в цепи коллектора, считая что входной сигнал гармонический с амплитудой 100 мВ.

Номер варианта брать по последним двум цифрам зачетной книжки mn. Если последние цифры больше 50, то номер рассчитать по формуле 100-mn, например mn=90, брать вариант 10.

Таблица 6.2

№№ вар.	ЕК, В	RК, Ом		№№ вар	ЕК, В	RК, Ом

 

Методические указания к выполнению контрольной работы по разделу Основы Электронике

Электроника представляет собой область науки и техники, охватывающую изучение и применение электронных и ионных явлений, протекающих в вакууме, газах, жидкостях, твердых телах и плазме, а также на их границах. Техническая электроника занимается изучением теории и практики применения электронных и ионных приборов, устройств, систем и установок в различных областях человеческой деятельности – науке, промышленности, связи, сельском хозяйстве, строительстве, транспорте и др.

1. Физические основы работы полупроводниковых приборов

С начала 50-х г. г. прошлого века, после изобретения транзистора, начался расцвет полупроводниковой электроники, которая практически полностью вытеснила ламповую.

К полупроводникам относят материалы, занимающие по своему удельному сопротивлению промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. При производстве полупроводниковых приборов наибольшее применение нашли германий Ge и кремний Si. У идеальных кристаллов германия и кремния, относящихся к четвертой группе периодической системы Менделеева, все валентные электроны образуют связанную пару. Такие идеальные кристаллы не проводят электрический ток.

При добавлении в кристалл кремния элементов из пятой группы, например сурьмы Sb или фосфора P появляется несвязанный, свободный электрон. Таким образом, в кристалле кремния возникает электронная проводимость, а полупроводник называется n – типа. Примесь, образующая электронную проводимость, называется донорной.

Добавление в кремний трехвалентной примеси, например, галлия Ga или индия In приводит к тому, что три валентных электрона индия участвуют в образовании ковалентных связей с атомом кремния, а одна связь остается свободной. Таким образом, для образования четвертой ковалентной связи примесным атомам не хватает по одному электрону. В кристалле кремния образуется " дырка", способная присоединить свободный электрон. Такой полупроводник называется полупроводником с дырочной проводимостью или полупроводником p - типа, а соответствующая примесь называется акцепторной.

Под действием внешнего электрического поля в полупроводнике n – типа наблюдается движение электронов в направлении поля, в полупроводнике p - типа происходит движение дырок, имеющих положительный заряд, в обратном направлении. Хотя в обоих рассмотренных случаях в образовании электрического тока участвуют только электроны, введение фиктивных дырок с положительным зарядом удобно с методической точки зрения. Подвижные носители электрического заряда, которые преобладают в полупроводнике данного типа, называются основными, остальные – неосновными. В полупроводнике n – типа основными носителями заряда являются электроны, а неосновными – дырки. В полупроводнике p - типа основные носители заряда – дырки, не основные – электроны. Электроны и дырки в кристалле полупроводника находятся в состоянии хаотического теплового движения.

Действие электрического поля из хаотического движения электронов и дырок приводит к направленному движению зарядов в кристалле. Возникает электрический ток, который называется дрейфовым током. Причиной, вызывающей электрический ток в полупроводнике, может быть не только электрическое поле, но и градиент концентрации подвижных носителей заряда. В соответствии с законами теплового движения возникает диффузия электронов и дырок из области с большей их концентрацией в область с меньшей концентрацией, причем плотность диффузионного тока пропорциональна градиенту концентрации носителей заряда. Таким образом, электрический ток в полупроводниках, обусловленный движением электронов и дырок, имеет дрейфовую и диффузионную составляющие.

Электронно-дырочный переход

Принцип действия большинства полупроводниковых приборов основан на явлениях, происходящих на границе двух полупроводников с различными видами проводимости. Электронно-дырочный переход или р - n - переход образуется путем сплавления полупроводников типа n и типа р в единый монокристалл. На границе электронной и дырочной областей существует градиент концентрации зарядов – в области р положительный заряд, обусловленный наличием дырок, в области n - отрицательный заряд свободных электронов. Наличие градиента концентрации зарядов вызывает появление диффузионного тока – переноса заряженных частиц (дырок и электронов) через р - n переход. Таким образом, в области р вследствие ухода дырок возникает не скомпенсированный отрицательный заряд, а в области n вследствие ухода электронов – положительный заряд.

Наличие зарядов противоположных знаков на границе между р - и n областями приводит к появлению между этими областями так называемой контактной разности потенциалов и электрического поля Е _ДИФ, называемое диффузионным. Диффузионное поле оказывается тормозящим для движения дырок из области р и электронов из области n через р - n переход, т. е. на границе между р - и n областями возникает потенциальный барьер, препятствующий диффузии основных носителей, рис.6.1.

Рис. 6.1. Включение p-n перехода. Вольтамперная характеристика p-n перехода

При прямом подключении к р - и n областям внешнего электрического поля, направленного навстречу диффузионному, при Е_вн ≥ Е_диф, через р - n переход начнется движение основных носителей (дырок из области р и электронов из области n ), образующих прямой ток, рис.6.1 (прямое включение). Вольтамперная характеристика р - n перехода при прямом подключении является нелинейной.

При подключении внешнего напряжения плюсом к области n, а минусом к области р, что представляет собой обратное включение р - n перехода, электрический ток будет определяться только неосновными носителями (электронами в области р, и дырками в области n ). Поскольку концентрация неосновных носителей очень мала, обратный ток оказывается значительно меньше прямого тока и очень мало зависит от обратного напряжения. При некотором значении обратного напряжения происходит пробой р - n перехода, вызывающий резкое увеличение обратного тока. Различают электрический и тепловой пробой.

При электрическом пробое число носителей заряда возрастает под действием сильного электрического поля и ударной ионизации атомов решетки полупроводника. Электрический пробой не приводит к выходу р - n перехода из строя. После выключения р - n перехода его свойства полностью восстанавливаются.

При тепловом пробое возникает перегрев полупроводника, наблюдается нарушение теплового баланса и выход р - n перехода из строя.

3. Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называется двухэлектродный прибор, основу которого составляет р - n структура, разделенная электронно-дырочным переходом. Изображение полупроводникового диода показано на рис.6.2. Острая вершина треугольника указывает направление прямого тока через диод. Треугольник соответствует р области и называется иногда анодом или эмиттером, а прямолинейный отрезок - области n и называется катодом или базой.

Рис. 6.2. Разновидности диодов: (а) выпрямительные, импульсные и универсальные; (б) стабилитроны и стабисторы; (в) туннельные; (г) обращенные; (д) варикапы

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный ток. Выпрямление переменного тока основано на односторонней проводимости диода. Вольтамперная характеристика р - n перехода, изображенная на рис.6.1, является характеристикой диода. При включении диода в прямом направлении сопротивление его электрическому току очень мало. При обратном включении – сопротивление диода велико и он практически не пропускает электрический ток. Выпрямление переменного напряжения (тока) показано на рис.6.3. При действии положительной полуволны входного напряжения U₁ диод включен в прямом направлении, сопротивление его мало и на сопротивлении нагрузки R _н падение напряжения U ₂ практически равно входному напряжению.

При действии отрицательной полуволны напряжения диод включен в обратном направлении, его сопротивление во много раз больше сопротивления нагрузки, поэтому все напряжение обратной полуволны падает на диоде, а напряжение на нагрузке практически равно нулю. Данная схема выпрямления называется однополупериодной, т. к. на нагрузку проходит только один полупериод входного переменного напряжения.

Рис. 6.3. Схема простейшего однополупериодного выпрямителя (а) и графики напряжения на его входе и выходе (б)

Нагрузочная способность выпрямительных диодов определяется допустимым прямым током I _пр, соответствующим ему падением напряжением на открытом диоде U _пр, допустимым обратным напряжением U _обр и соответствующим ему обратным током I _обр, а также допустимой мощностью рассеяния P _рас и допустимой температурой окружающей среды (50⁰ С для германиевых и 140⁰ С для кремниевых диодов). Мощность рассеяния выпрямительных диодов определяется площадью р - n перехода. Вследствие большой площади р - n перехода допустимая мощность рассеяния выпрямительных диодов достигает 1 Вт при значениях прямого тока до 1 А. У выпрямительных диодов большой мощности с радиаторами и искусственным охлаждением допустимая мощность рассеяния достигает 10 кВт при значениях допустимых прямого тока до 1000 А и обратного напряжения до 1500 В.

Стабилитроны представляют полупроводниковые диоды, в которых для стабилизации постоянного напряжения используется участок обратной ветви вольтамперной характеристики диода в области электрического пробоя. Схема стабилизации и вольтамперная характеристика стабилитрона показаны на рис.6.4.
Рис. 6.3.1. Схема стабилизации и вольтамперная характеристика

При изменении тока, протекающего через стабилитрон от

Последовательно со стабилитроном, включенным в обратном направлении, соединено балластное сопротивление R, необходимое для задания тока стабилитрона. Сопротивление нагрузки подключается параллельно стабилитрону

I _ст.мин до I _{ст.макс.}, напряжение на нем почти не изменяется, рис.6.3.1. Напряжение на нагрузке также будет оставаться постоянным в указанных пределах изменения тока, протекающего через стабилитрон.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. универсальные и специальные.
2. A. эксплуатируемые вручную или с применением ручного труда; без применения ручного труда (механические, автоматические и др.).
3. Authority problem. Проблема авторитета.
4. B. перед началом учебного года
5. B. Специфика восприятия выразительных средств театра
6. BDNF — волшебный эликсир мозга
7. BDNF — волшебный эликсир мозга
8. BPM (Business Performance Management)/.
9. C. Сотворчество участников театрального процесса
10. C.Для предоставления возможности сравнивать рыночные стоимости акций компаний одной отрасли
11. C4 (высокий уровень, время – 55 мин)
12. CGraph::CGraph (CRect r, UINT Pts)