Х8 вариант, 16 баллов (Ответы на РК №1)

Вопрос №1.

Статический коэффициент полезного действия ключей на биполярных и полевых транзисторах. Динамические потери.

Для транзисторных ключей к.п.д. считается как отношение мощности выделяемой на нагрузке к мощности выделяемой на ключе и нагрузке. Для биполярного транзистора имеем:

Где Uk – напряжение на коллекторе(на ключе); Uн – напряжение на всей нагрузке; Ik – коллекторный ток.

Для полевого транзистора, так как он ведет себя как управляемое переменное сопротивление:

Где Ic – ток стока; Rн – сопротивление нагрузки; Ro – сопротивление канала транзистора во включенном состоянии.

Откуда мы видим, что биполярный транзистор эффективен при высоком напряжении нагрузки, а полевой при ее высоком сопротивлении.

Динамические потери.

Динамическими потерями называют рассеиваемую на транзисторе мощность, при его включении и выключении, т.е при переходных процессах, при чем, при включении динамические потери ничтожно малы и их обычно не учитывают. При выключении транзистора с активной нагрузкой переходный процесс продолжается в области насыщения до тех пор, пока избыточная концентрация носителей заряда у коллекторного перехода не упадет до нуля, вследствие чего и происходит рассеивание мощности на транзисторе.

За счет образующихся диодов между стоком и подложкой и истоком и подложкой или стоком и истоком (в зависимости от того, имеют ли исток и подложка контакт внутри прибора), происходит шунтирование отрицательных выбросов при коммутации нагрузки, из-за чего динамические потери полевых транзисторов много меньше потерь транзисторов биполярных.

Вопрос №2.

Вывод формулы коэффициента усиления инвертирующего усилителя с использованием основных правил расчета схем на идеальных операционных усилителях.

Основные правила расчета схем на идеальных ОУ:

1.Входные токи ОУ равны нулю.

2.На выходе ОУ устанавливают такое напряжение, чтобы напряжения на прямом и инверсном входах сравнялись.

Схема инвертирующего усилителя:

Расчетная схема:

Узел «А» соответствует инверсному входу в ОУ, поэтому по первому правилу Ia=0 , тогда имеем по первому закону Кирхгофа:

Так как на прямом входе напряжение равно нулю, то по второму правилу на инверсном входе оно так же должно быть равно нулю, следовательно Ua=0, подставляя в вышеполученное выражение, получаем: