модуль 3 (Семинары)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Любые упражнения по изучению электротехники необходимо начинать с проработки лекционногоматериала и соответствующего раздела в учебнике. Следует также выучить правила составленияуравнений и свойств соединений элементов схем.СЕМИНАР 11Расчет параметров выпрямительных устройствЗадача 1В однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром рис 1, рассчитать Uнср и Uобрмакс,если Сф = ∞, U2 = 150 В, частота напряжения сети 50 Гц, Rн = 2 кОм, построить временнуюдиаграмму выпрямителя.Решение:Сф = ∞, следовательно р = 0Uнср =√2·U2 / (1 + р) = 212 ВIнср = Uнср/ Rн = 212 / 2000 = 0,106 АIпрд = Iнср = 0,106 АUобр макс = 2√2·U2 = 424 ВЗадача 2В двухполупериодной мостовой схеме выпрямителя с фильтром, напряжение на вторичнойобмотке трансформатора U2 = 150 В. Частота напряжения сети 50 Гц, Rн = 2 кОм, при условии,что емкость фильтра равна ∞.

Определить среднее значение выпрямленного напряженияUнср, значения: Iпрд , Iнср, Uобрмакс, коэффициент пульсаций?Решение:Сф = ∞, следовательно, р = 0Uнср =√2·U2 / (1 + р) = 212 ВIнср = Uнср/ Rн = 212 / 2000 = 0,106 АUобр макс = √2·U2 = 212 ВСеминар 111ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Задача 3Определите емкость конденсатора фильтра Сф в мостовом выпрямителе, если выпрямленноенапряжение Uнср = 12 В, ток Iнср = 10 мА, а коэффициент пульсаций не должен превышать0,05.Решение:Rн U нсрI нсрСф 12 1200 Ом0,0111 83 мкФ4 f c  p  Rн 200  0,05 1200Задача 4В однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром рис.

1, напряжение на вторичнойобмотке трансформатора U2 = 10 В. Частота напряжения сети 50 Гц, Rн = 1 кОм, Сф = 80 мкФ.Определить среднее значение выпрямленного напряжения Uнср, Iнср, Uобрмакс,коэффициентпульсаций р, построить временные диаграммы.Решение:61110p 0,22 f c  2 f c Rн С100  1000  50Uнср =√2·U2 / (1 + р) = 14,1/(1 + 0,2) = 11,75 ВUобр макс = 2√2·U2 = 28,2 Вτразр = С·Rн = 0,05 сСтроим временные диаграммы рис. 3:Семинар 112ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Задача 5В однополупериодном выпрямителе с фильтром рис. 1, напряжение на нагрузке Uнср = 40 В,коэффициент пульсаций не должен превышать 0,05.С каким Uобрмакс нужно выбрать полупроводниковый диод?Решение:Uобрмакс = 2√2·U2,U2 U нср  (1  p) 40 1,05 29,8 В22Uобрмакс = 84 ВЗадача 6Однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель имеет на входе напряжение150В.

Построить временную диаграмму, при угле регулирования 90 градусов. Построитьрегулировочную характеристику выпрямителя.Решение:2 2 U вх 1  cos 2U нср U нср 2 2 100 1  cos 0 90, B2U нср 2 2  100 1  cos 30 84, B2U нср 2 2  100 1  cos 60 67, B2U нср  90 1  cos 90 45, B2U нср  90 1  cos 120 22,5 B2U нср  90 1  cos 150 6, B2U нср  90 Семинар 111  cos 180023ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3.

«Основы аналоговой электронной техники»Регулировочная характеристика:Временные диаграммы:Семинар 114ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Любые упражнения по изучению электротехники необходимо начинать с проработки лекционногоматериала и соответствующего раздела в учебнике. Следует также выучить правила составленияуравнений и свойств соединений элементов схем.СЕМИНАР 12Расчет параметрических стабилизаторовЗадача 1Нарисовать характеристику стабилитрона с параметрами:Uст = 12 В, Iст min = 3 мА, Rдиф = 25 Ом, Iст mах = 50 мА.Решение:∆Iст = Iст mах - Iст min = 50 – 3 = 47 мА∆ Uст = ∆Iст ·Rдиф = 0,047·25 = 1,175 ВUст min = Uст - ∆ Uст/2 = 11,42 ВUст mах = Uст + ∆ Uст/2 = 12,59 ВСтроим ВАХ стабилитрона рис.

1.Задача 2Для схемы на рис. 2, стабилитрон имеет параметры:Uст = 20 В, Iст min = 1 мА, Rдиф = 40 Ом, Iст mах = 71 мА.Определить ток I в цепи графическим способом, если Iн =20 мА.Семинар 115ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Решение:I = Iст + Iн∆Iст = Iст mах - Iст min = 71 - 1 = 70 мА∆ Uст = ∆Iст ·Rдиф = 0,07·40 = 2,8 ВUст min = Uст - ∆Uст/2 = 18,6 ВUст mах = Uст + ∆Uст/2 = 21,4 ВСтроим ВАХ стабилитрона, ВАХ резистора. Суммируем ВАХ-ки. Графически определяем токнеразветвленного участка цепи рис 3.I = 55 мАЗадача 3Чемуравноотносительноеизменениенапряжениенавыходепараметрическогостабилизатора, если ток стабилитрона изменился на 2 мА, Uст = 8 В, Rдиф = 16 Ом?Решение: U стU ст I ст  RдифU ст0,002  16 0,0048Задача 4Для стабилизациинапряжения в нагрузке Rн = 2 кОм используется параметрическийстабилизатор напряжения рис. 4.

Стабилитрон имеет параметры: Iстmin = 1 мА, Iстmax = 23 мА,Rдиф = 30 Ом; номинальное напряжение на выходе равно 11 В, входное напряжение 22 В.Семинар 116ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Определить Кст и Rбал.Решение:11Uн 5,5 мАRн 200022  11U вх  U ст 1692 ОмRбал I н  I стmin 0,0055  0,001U ст  Rбал 11  1692 28,2K ст 22  30U вх  RдифIн Задача 5Определить напряжение на входе стабилизатора рис. 5. Параметры стабилитрона:Uст = 12 В, Iст min = 5 мА, Iст mах = 35 мА, Rдиф = 20 Ом, Rбал = 800 Ом, Rн = ∞.Решение: ток через стабилитронI ст I стmax  I стmin  40  20 мА22Так как стабилитрон и балластное сопротивление включены в цепь последовательно, тоI= Iст mах =20 мАПо второму закону Кирхгофа:U вх  I  (Rбал  Rдиф)  0,02  ( 800  20 )  16,4 ВЗадача 6Определить U2 в стабилизаторе напряжения рис.

6, если U1 = 16 В, R1 = 300 Ом, R2 = 1,2 кОм,Uст min = 12 В, Rст = 15 Ом.Семинар 117ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Указание: решить задачу аналитическим методом, используя схему замещениястабилитрона (источник эдс Е = Uст, включенный последовательно срезистором Rст).Решение: начертим схему замещения стабилизатора рис 7.Используем метод двух узлов:U2 U 1 / R1  E / Rст;1 / R1  1 / Rст  1 / R 2U2 = 12,2 ВСеминар 118ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Любые упражнения по изучению электротехники необходимо начинать с проработки лекционногоматериала и соответствующего раздела в учебнике. Следует также выучить правила составленияуравнений и свойств соединений элементов схем.СЕМИНАР 13Расчет усилительных каскадов на операционных усилителяхЗадача 1Определить коэффициент усиления по постоянному току транзистора, включенного посхеме с ОЭ, если ток коллектора стал равен 4 мА, а ток эмиттера 4,3 мА.Решение:∆Iб = ∆Iэ - ∆Iк = 4,3 – 4 = 0,3 мА21hΔIкΔIб4 13,330,3Задача 2Определить Uкэп, Iкп, Iбп в режиме покоя дляусилителя напряжения, если известно, что:Ек = 20 В, Rк = 2 кОм, h21э = 20, Rб =200 кОм.Схема усилителя рис.

1.Решение:В режиме покояUбэ = Eк - Rб·Iб ,Iбп = Eк / Rб = 0,1·10-3 АIкп = h21э ·Iбп = 5 мАUкэп = Eк – Rк·Iк = 20 - 2000·0,005 = 10 ВЗадача 3По статическим характеристикам биполярноготранзистора рис. 2 определить h-параметрытранзистора и параметры однокаскадногоусилителя, если Ек = 12 В, Rк = 1 кОм .Семинар 119ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Решение:Построим линию нагрузки на выходных характеристиках транзистора для определения hпараметров транзистора.U кэ  E к  I к  RкU кэх  E к  12 ВE к  12  12 мAI ккз R к 1000Определяем h-параметры транзистораUкэп = Ек / 2 = 12 / 2 = 6 BIкп = 5,5 мАIбп = 125 мкАUкэм = 7,2 BIкм = 4,5 мАIбп = 0,1 мА∆Uкэ = 1,2 B, ∆Iк = 1 мА, ∆Iб = 0,025 мА, ∆Uбэ =40 мВΔIк0,001h21  Δ  0,000025  40Iбh22  Iк U кэ0,001 0,00083 Сим1,2 U бэ1,2 1600 Омh11  0,000025IбОпределим параметры усилителя:KU 40 1000RкU вых  h 21  13,6h11 1  h 22  Rк 1600 1  0,83U вхRвх  h11  1600 ОмRвых Семинар 111000Rк 546 Ом1  h 22  Rк 1  0,8310ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3.

«Основы аналоговой электронной техники»Задача 4В усилителе напряжения рис. 3 на транзисторе КТ3107А:h11 = 1300 Ом, h21 = 100, h22 = 10-4; Rб = 24500 ОмRк = 3 кОм, Eк = 15 В, Iб = 600 мкА.Определить Rвх усилителя, Rвых, Uвых, Kус.Решение:Rвх h11  Rб 1300  24500 1234,525800Rб  h11U вх  I б  h11  0,0006  1300  0,78 BKU U выхU вх100 3000Rк h21  177,5h11 1  h22  Rк 1300 1  0,3KU = Uвых/UвхUвых = KU· Uвх = 177,5·0,78 = 138,5 ВЗадача 5Определите напряжение на выходе сумматора рис. 4, если:U1 = U2 = U3 = 1В, R1 = 1 кОм, R2 = 2 кОм, R3 = 4 кОм, R4 = 12 кОмРешение:Uвых = - (Кос1U1+ Кос2U2+ Кос3U3)Кос = - R4/ RiUвых = - (12U1+ 6U2+3U3) = - 1·21= - 21 ВСеминар 1111ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3.

«Основы аналоговой электронной техники»Задача 6Построить ЛАЧХ усилителя рис. 5, определить коэффициент усиления, fн и fвR1 = 20 кОм, R2 = 10 кОм, R3 = 100 кОм, К = 200000, fед = 3 МГц, С1=0,7 мкФРешение: операционный усилительКдб = 20 lgК = 20·5,3 = 106 дБlgfед = 6,5 декВходная цепь:Т1 = R1· С1 = 20000·0,7·10-6 = 0,014 сjT вх 1  jTЧастота точки излома ЛАЧХ входной цепи:f1 = 1/2πТ1 = 11,4 Гцlgf1 = lg11,4 = 1,06 декЗвено обратной связи: ос R3  10  0,09R2  R3 11020lg βос = 20 lg0,09 = - 20,8 дБТак как в усилителе используется «глубокая» отрицательная обратная связь, то Кос = 1/β = 11.Построение ЛАЧХ рис. 6:Рис.

6Семинар 1112ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАСеминары Князьковой Т.О.МОДУЛЬ 3. «Основы аналоговой электронной техники»Задача 7Расчет инвертирующего усилителя рис. 7.Дано: Uвх = 80 мВ, Uвых = 4 В, Rн = 10 кОм, ОУ типа 14ОУД7МВ=√2 – коэффициент частотных искажений в области верхних частот. Рассчитатьзначения R1, Rос, R2 в инвертирующем усилителе.Рис 7.Решение:Определение сопротивления резисторов.1).

Определим коэффициент усиления усилителяKос = (Uвых/Uвх) = 4·103/80 = 502). Находим Rос из соотношения Rос ≥ 10·Rн = 10·10 = 100 кОм3) Определяем R1:R1= Rос/ Kос = 100/50 = 2 кОм4) Рассчитаем значение R2. Этот резистор устанавливают в усилителе длявыравнивания входных токов.R2= R1Rос / ( R1+ Rос) = (2·100/102) ~ 2 кОмСеминар 1113.