Контрольная работа по электронике

Задача № 5

Вариант № 1

Составить схему мостового выпрямителя, использовав диоды Д7Г, параметры которого Iдоп=0,3 А Uобр=200 В. мощность потребителя Pd=80 Вт; Ud=100 B. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведёнными параметрами. Начертить схему выпрямителя

Задача № 5

Вариант № 2

Трёхфазный выпрямитель, собранный на трёх диодах, должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd=90 Вт, с напряжением питания Ud=30 В. Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов, параметры которых:

Д224: Iдоп=5 А Uобр=50 В

Д207: Iдоп=0,1 А Uобр=200 В

Д214Б: Iдоп=2 А Uобр=100 В

Пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 3

Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав диоды Д207, параметры которого: Iдоп=0,1 А Uобр=200 В. мощность потребителя Pd=20 Вт с напряжением питания Ud=60 В. пояснить порядок построения схемы для диодов с приведёнными параметрами.

Задача № 5

Вариант № 4

Однополупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd=50 Вт при напряжении Ud=10 В. Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов:

Д242Б: Iдоп=2 А Uобр=100 В

Д244А: Iдоп=10 А Uобр=50 В

Д221: Iдоп=0,4 А Uобр4050 В

Пояснить на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 5

Составить схему трёхфазного выпрямителя на трёх диодах, использовав диоды Д210, параметры которого Iдоп=0,1 А Uобр=500 В. Мощность потребителя Pd=60 Вт с напряжением Ud=300 В.. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведёнными параметрами. Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 6

Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd=150 Вт при напряжении Ud=300 В. Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор.

Д218: Iдоп=0,1 А Uобр=1000 В

Д222: Iдоп=0,4 А Uобр=600 В

Д232Б: Iдоп=5 А Uобр=400 В

Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 7

Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав диоды Д218: Iдоп=0,1 А Uобр=1000 В. определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Ud=300 В. Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 8

Двухполупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd=150 Вт при напряжении Ud=20 В. Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов для схемы выпрямителя и пояснить на основании чего сделан выборб

Д244Б: Д232Б: Iдоп=2 А Uобр=50 В

Д214: Д232Б: Iдоп=5 А Uобр=400 В

Д243Б: Д232Б: Iдоп=2 А Uобр=200 В.

Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 9

Составить схему однополупериодного выпрямителя, использовав диоды Д217 с параметрами: Iдоп=0,1 А Uобр=800 В. Мощность потребителя Pd=40 Вт с напряжением питания Ud=250В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведёнными параметрами. Начертить схему выпрямителя.

Задача № 5

Вариант № 10

Составить схему мостового выпрямителя, использовав диоды Д214А, параметры которого: Iдоп=10 А Uобр=100 В. определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Ud=80 В. Начертить схему выпрямителя.

Указания к решению задачи № 5

Данная задача относится к расчёту выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. подобные схемы находят широкое применение в различных электронных устройствах и приборах. При решении задачи следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток Iдоп, на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение Uобр, которое выдерживает диод без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя Pd (Вт), получающего питание от данного выпрямителя., и выпрямленное напряжение Ud (В), при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно определить ток потребителя Id = Pd/Ud. Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода Iдоп, выбирают диоды для схемы выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т.е. надо соблюдать условие Iдоп ≥ Id. Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления ток через диод равен половине тока потребителя, т.е. следует соблюдать условие Iдоп ≥ 0,5 Id. Для трёхфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо чтобы Iдоп ≥ Id.

Напряжение, действующее на диод в непроводящий период Ub, также зависит от той схемы выпрямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей Ub = Ud = 3,14 Ud, для мостового выпрямителя Ub = Ud/2 = 1,57 Ud, а для трёхфазного выпрямителя Ub = 2,1 Ud. При выборе диода должно соблюдаться условие Uобр ≥ Ub.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырёх диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Pd = 300 Вт, напряжение потребителя Ud=200 В.

Р е ш е н и е. 1. Выписываем из справочной таблицы параметры указанных диодов:

Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В	Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В
Д 218	0,1		КД202Н
Д222	0,4		Д215Б

2.Определяем ток потребителя: Id = Pd/Ud = 300/200 = 1,5 А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямления:

Ub = 1,57 Ud = 1,57∙200 = 314 В.

4. Выбираем диод из условий Iдоп ≥ 0,5 Id > 0,5∙1,5 > 0,75 А, Uобр ≥ Ub > 314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют напряжению, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А. диодД215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2 > 0,75 A, но не подходит по обратному напряжению, так как 200 < 314 В.

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис.1). в этой схеме каждыйиз диодов имеет параметры диода КД202Н: Iдоп = 1 А; Uобр = 500 В.

Рис.1

Пример 2. Д ля питания постоянным током потребителя мощностью Pd = 250 Вт при напряжении Ud =100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Р е ш е н и е. 1. Выписываем из справочной таблицы параметры диода: Iдоп = 2 А; Uобр = 200 В.

2. Определяем ток потребителя: Id = Pd/Ud = 250/100 = 2,5 А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямления:

Ub =3,14 Ud = 3,14∙ 100 = 314 В.

4. Проверяем диод по параметрам Iдоп и Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр > Ub и Iдоп > 0,5 Id. В данном случае первое условие не соблюдается, так как 200 < 314, т.е. Uобр < Ub. Второе условие выполняется, так как 0,5 Id = 0,5∙2,5 = 1,25 < 2 А.

5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Uобр > Ub, необходимо два диода соединить последовательно, тогда Uобр = 200∙2 = 400 > 314 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис.2.

Рис.2.

Пример 3. Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd = 300 Вт при напряжении Ud = 20 в необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.

Р е ш е н и е 1. Выписываем из справочной таблицы параметры диода: Iдоп = 10 А; Uобр =100 В.

2. Определяем ток потребителя: Id = Pd/Ud = 300/20 = 15 А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для однополупериодной схемы выпрямления: Ub =3,14 Ud = 3,14∙20 = 63 В.

4. Проверяем диод по параметрам Iдоп и Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uобр > Ub и Iдоп. В данном случае второе условие не соблюдается, так как 10 < 15 А, т.е. Iдоп < Id.Первое условие выполняется, так как 100 > 63 В.

5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие Iдоп > Id, надо два диода соединить параллельно, тогда Iдоп = 2∙10 = 20 А; 20 > 15 А.

Полная схема выпрямителя приведена на рис.3.

Рис. 3.

Пример 4. Для составления схемы трёхфазного выпрямителя на трёх диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с Ud = 150 В. Определить допустимую мощность потребителя.

Р е ш е н и е 1. Выписываем из справочной таблицы параметры диода: Iдоп = 5 А; Uобр =200 В.

2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трёхфазного выпрямителя Iдоп > Id, т.е. Pd = 3 Ud Iдоп = 3∙150∙5 = 2250 Вт. Следовательно, для данного выпрямителя Pd 2250 Вт.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период^

Ub = 2,1 Ud = 2,1∙ 150 = 315 В.

4.. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию Uобр > Ub. Чтобы условие выполнялось необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда Uобр =200 ∙ 2 = 400 В, 400 >315 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 4.

Рис.4

Задача № 6.

Вариант №1

Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходные характеристики, определить коэффициент усиления h21э, значение напряжения на коллекторе Uкэ, мощность на коллекторе Pк, если напряжение на базе Uбэ = 0,4 В, сопротивление нагрузки Rк = 0,05 кОм и напряжение источника питания Eк =40 В.

Задача № 6

Вариант № 2

Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, заданы напряжение на базе Uбэ = 0,4 В, напряжение на коллекторе Uкэ = 20 В и напряжение источника питания Eк =40 В.

Определить, используя входную и выходные характеристики, ток коллектора Iк, коэффициент усиления h21э, сопротивление нагрузки Rк и мощность на коллекторе Pк.

Задача № 6

Вариант № 3

Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, определить по выходным характеристикам коэффициент усиления h21э, значение сопротивления нагрузки Rк, и мощность на коллекторе Pк для значения тока базы Iб = 2 мА, если напряжение на коллекторе Uкэ =20 В и напряжение источника питания Eк = 40 В.

Задача № 6

Вариант № 4

Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходные характеристики, определить коэффициент усиления h21э, значение сопротивления нагрузки Rк и мощность на коллекторе Pк, если известно напряжение на базе Uбэ = 0,3 В, напряжение на коллекторе Uкэ =20 В и напряжение источника питания Eк = 40 В.

Задача № 6

Вариант № 5

Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, заданы напряжение на базе Uбэ = 0,3 В, сопротивление нагрузки Rк = 0,1 кОм и напряжение источника питания Eк = 40 В. Используя входную и выходные характеристики, определить напряжение на коллекторе Uкэ, ток коллектора Iк, коэффициент усиления h21э и мощность на коллекторе Pк. Определить также коэффициент передачи h21б.

Задача № 6

Вариант № 6

По выходным характеристикам транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, определить ток коллектора Iк, напряжение на коллекторе Uкэ, коэффициент усиления h21э, если заданы ток базы Iб = 4 мА, сопротивление нагрузки Rк = 0,05 кОм и напряжение источника питания Eк = 40 В.

Задача № 6

Вариант № 7

По выходным характеристикам транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, определить коэффициент усиления h21э и мощность Pк при напряжении на коллекторе Uкэ = 15 В и токе базы Iб = 4 мА. Какое при этом надо выбрать сопротивление нагрузки Rк, если напряжение источника питания Eк = 40 В? Определить также коэффициент передачи h21б.

Задача № 6

Вариант № 8

Ток коллектора транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, Iк = 0,2 А. используя входную и выходные характеристики, определить коэффициент усиления h21э, сопротивление нагрузки Rк и мощность на коллекторе Pк, если дано напряжение на базе Uбэ = 0,3 В и напряжение источника питания Eк = 40 В. Определить также коэффициент передачи h21б.

Задача № 6

Вариант № 9

Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходные характеристики, определить коэффициент усиления h21э, значение напряжения на коллекторе Uкэ, мощность на коллекторе Pк, если напряжение на базе Uбэ = 0,15 В, сопротивление нагрузки Rк = 0,1 кОм и напряжение источника питания Eк =40 В.

Задача № 6

Вариант № 10

Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, заданы напряжение на базе Uбэ = 0,2 В, напряжение на коллекторе Uкэ = 15 В и напряжение источника питания Eк =40 В.

Определить, используя входную и выходные характеристики, ток коллектора Iк, коэффициент усиления h21э, сопротивление нагрузки Rк и мощность на коллекторе Pк.

Указания к решению задачи № 6.

Эта задача относится к расчёту параметров транзисторов.

При включении транзистора с общим эмиттером управляющим является ток базы Iб, а при включении с общей базой – ток эмиттера Iэ.

В схеме с общей базой связь между приращениями тока эмиттера ∆ Iэ и тока коллектора ∆Iк характеризуется коэффициентом передачи тока h_21б:

h_21б = ∆Iк/∆ Iэ при Uкб = const,

где Uкб – напряжение между коллектором и базой.

Коэффициент передачи всегда меньше единицы. Для современных биполярных транзисторов h_21б =0,9÷0,995.

При включении с общей базой ток коллектора Iк = h_21б Iэ.

Коэффициент усиления по току h_21э в схеме включения транзистора с общим эмиттером определяется как отношение приращения тока коллектора ∆Iк к приращению тока базы ∆Iб. Для современных транзисторов h_21э имеет значение 20÷200.

h_{21э =} ∆Iк/ ∆Iб при Uкэ = const,

где Uкэ – напряжение между коллектором и эмиттером.

Ток коллектора при включении с общим эмиттером Iк = h_21э Iб.

Между коэффициентами h_21б и h_21э существует следующая связь:

h_21б = h_21э//(1+ h_21э) или h_21э = h_21б/(1- h_21б).

мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, определяем по формуле Pк = Uкэ Iк.

Рассмотрим примеры на расчёт параметров транзисторов.

Пример1. Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, определить коэффициент усиления h_21э по его входной характеристике (см.рис 1) и выходным характеристикам (см. рис 2), если Uбэ = 0,4 В; Uкэ = 25 В. Подсчитать также коэффициент передачи по току h_21б и мощность Pк на коллекторе.

Рис.1 Рис.2

Р е ш е н и е. 1. По входной характеристике определяем при Uбэ = 0,4 В ток базы Iб = 500 мкА.

2. По выходным характеристикам для Uкэ = 25 В и Iб = 500 мкА определяем ток коллектора:.

Iк = 36 мА

3. На выходных характеристиках строим отрезок АВ, из которого находим:

∆Iк = АВ =Iк1 - Iк2 =36 – 28 = 8 мА;

∆Iб = АВ = 500 – 400 = 100 мкА = 0,1 мА.

4. Определяем коэффициент усиления: h_{21э =} ∆Iк/ ∆Iб = 8/0,1 = 80.

5. Определяем коэффициент передачи по току: h_21б = h_21э//(1+ h_21э) = 80/(80+1) = 0,98.

6. Определяем мощность на коллекторе: Pк = Uкэ Iк = 25∙36 = 900 мВт = 0,9 Вт.

Пример 2. Для транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером, найти ток базы Iб, ток коллектора Iк и напряжение на коллекторе Uкэ, если напряжение Uбэ = 0,3 В; напряжение питания Ек = 20 В; сопротивление нагрузки в цепи коллектора Rк = 0,8 кОм. Входная и выходные характеристики транзистора приведены на рис.3 и 4.

Рис.3 Рис.4

Перед решением этого примера приведём некоторые пояснения.

Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно написать уравнение

Ек = Uкэ + Iк Rк,

Т.е. сумма напряжений на резисторе Rк и коллекторного напряжения Uкэ всегда равна ЭДС источника питания Ек.

Расчёт такой нелинейной цепи, т.е. определение Iк и Uкэ для различных значений токов базы и сопротивления резистора Rк можно произвести графически. Для этого на семействе выходных характеристик необходимо провести из точки Ек на оси абсцисс вольт-амперную характеристику резистора Rк, удовлетворяющую уравнению

Uкэ = Ек - Iк Rк.

Эту характеристику удобно строить по двум точкам: Uкэ = Ек при Iк = 0 на оси абсцисс и Iк = Ек/ Rк при Uкэ = 0 на оси ординат.

Построенную таким образом вольт-амперную характеристику резистора Rк называют линией нагрузки. Точки её пересечения с выходными характеристиками дают графическое решение для данного резистора Rк и различных значений тока базы Iб.

Р е ш е н и е. 1. Откладываем на оси абсцисс точку Uкэ = Ек = 20 В, а на оси ординат – точку, соответствующую Iк = Ек/ Rк = 20/800 = 0,025 А = 25 мА. Здесь Rк = 0,8 кОм = 800 Ом.

2. Соединяем эти точки прямой и получаем линию нагрузки.

3. Находим на входной характеристике для Uбэ = 0,3 В ток базы Iб = 250 мкА.

4. Находим на выходных характеристиках точку А при пересечении линии нагрузки с характеристикой, соответствующей Iб = 250 мкА.

5, Определяем для точки А ток коллектора Iк = 17 мА и напряжение Uкэ = 7 В.

Пример 3. Мощность на коллекторе транзистора Рк = 6 Вт, напряжение на коллекторе Uкэ = 30 В, напряжение питания Ек = 40 В.используя выходные характеристики (рис.5), определить ток базы Iб, ток коллектора Iк, коэффициент усиления h_21э и сопротивление нагрузки Rк.

Р е ш е н и е. 1. Определяем ток коллектора Iк:

Iк = Рк/ Uкэ = 6/30 = 0,2 А.

2. Находим на выходных характеристиках точку А, соответствующую току Iк = 0,2 А и Uкэ = 30 В. Из рисунка видно, что точка А лежит на характеристике для Iб = 2 мА.

3. Соединяем прямой точку А и точку на оси абсцисс, соответствующую Ек = 40 В. На пересечении прямой с осью ординат получим точку Iк1 = 0,8 А.

4. Определяем Rк:

Rк = Ек/ Iк1 = 40/0,8 = 50 Ом.

5. На выходных характеристиках строим отрезок АВ, из которого находим:

∆Iк = АВ = 0,4 – 0,2 = 0,2 А = 200 мА.

∆Iб = АВ = 4 – 2 = 2 мА.

6. Определяем коэффициент усиления транзистора:

h_21э = ∆Iк/∆Iб = 200/2 = 100.

Рис.5

Дата добавления: 2015-05-06