Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 4
Текст из файла (страница 4)
1к Рис 1.8 1.13. Определить выходное напряжение в схеме, изображенной на рис. 1.9, если при комнатной температуре используется кремниевый диод, имеющий образ.ный ток насыщения 1„= =10 мкА. Решение Так как на лиол подано прямое напряжение„то сопротивление кремниевого диода будет малым и ток в схеме будет определяться а основном сопротивлением резистора К„= 20 кОм. Следовательно, 1 = 40/(20 10з) = 2 мА. Подставив это значение в уравнение тока полупроволннкового лиода и решив его относительно У, получим: 1 1( шап ц. 2-10 з = 10 10 в(силан — 1)„ е'=201; х = в('/(1Т) = 5ЗО; КТ(е м 26 мВ.
Следовательно, О =530 26 мВ=.0,138-0.14 В 1.14. Определить ьыходное переменное напряжение схемы на рис. 1.10, если работа происходи~ прн комнатной температуре. Решение Выходное переменное напряжение будет равно перелзенной составляющей напряжения на диоде.
Положение рабочей точки определяется постоянной составляющей тока диода 1 20/(10 10з) 2 мА. Прямое дифференциальное сопротивление диода находим по формуле г Е = КТО!) = = 26 ° 10 з1(2 ° 10 з) = 13 Ом. Поэтому Рис. 610 11 3 13/(13+10,10з) 3,9 мВ. !.15. Дана цепь, изображенная на рис.1.11,а. Определить значение и форму выходного напряжения (Уз, предполагая, что лиол представляет собой идеальный вентиль. ВАХ диода и его эквивалентная схема изображены на рис. 1.11,6, в соответственно. Решение 1 и й я 11 а и ,- й Лжгв и, ~,-гиги в! ' г~,- л лг Рис. 1.П При положительной полуволне подволнмого напряжения на диод подается прямое напряжение, при отрицательной— обратное.
Представляя диод в качестве идеального вентиля, изобразим эквивалентные схемы цепи для положительной (рис. 1.11„г) и отрицательной (рис. 1 11,д) полуволн подводимого напряженизь При положительном входном напряжении У, выходное напряжение Пз — — У„ при отрицательном напряжении на диоле ток диода„ а следовательно, ток и напряжение на резисторе равны нулю.
Графики входного и выходного напряжений показаны на рис. 1.11,е,ж. В действительности выходное напряжение должно быть несколько меньше (69 илн 69,5 В), так как имеется падение напряжения на диоде. Поскольку это напряжение мало, им можно пренебречь. Однако его следует учитывать при малых подводимых напряжениях Если, например, (/, = + 2 В, то, согласно схеме, выходное напряжение тоже должно быль равно 2 В. В действительности выходное напряжение с учетом падения напряжения на диоде будет равно около 1,3 В для кремниевого диода или 1,7 В для германиевого диода 1Л6.
Диод представлен моделью для большого сигнала (рис. 1.12,а) и имеет ВАХ, изображенную на рис. 1.12,6. г 1„ + -2 м О г 7 ю и й а) а) Определить ток в цепи, показанной на рис. 1.12,в. Сравнить результат с ответом„полученным в задаче 1.И. Считать, что диод кремниевый.
Решение По второму закону Кирхгофа для контура на рис. 1.12,в -5 + 10001, + 0,7 + У„= О. Из этого выражения следует, что на идеальном вентиле и на резисторе должно падать напряжение 4,3 В. Так как, согласно указанной полярности, вентиль смещен в прямом направлении, то падение напряжения на нем отсутствует ((/,=О). Следовательно, напряжение 4,3 В падает только на резисторе. По закону Ома, ток диода 1, = 4,3/10з А = 4,3 мЛ. !Л7. Рассчитать простейшую схему выпрямителя без сглаживающего фильтра для выпрямления синусоидального напрягкення с действующим значением (1 = 700 В, используя лиоды типа Д226Б. Решение Определим амплитудное значение синусондального напряжения: (У =')/2(У=)/2.700 я: 1000 В.
Это напряжение в простейшей схеме выпрямления будет обратным. Так как (/,др у диодов Д226Б при максимальной рабочей температуре составляет 300 В, то для выпрямления необходимо применить цепочку последовательно соединенных диодов. Но из-за больших разбросов обратных сопротивлений диодов (обратные сопро- тивления диодов одного и того кч я~ ч же типа могут отличаться в несколько раз) диоды необходимо шунтировать резисторами. Необходимое число диодов я определим по формуле л = = ~-~е/()гРа~ртах)* где йн коэф Рис. 613 фипиент нагрузки по напряжению (может принимать значения от 0,5 до 0,8). Пусть й„= 0,7, тогда и = 1000/(0,7 300) = 4,76. Возьмем и = 5.
Значения сопротивлений шунтирующих резисторов определим по формуле Я„я:, л(/,бр,х — 1,И/в (и 1) 1сорюпах где коэффициент 1,1 учитывает 10;Г-ный разброс сопротивлений применяемых резисторов; 1,г — обратный ток при максгяиально допустимой температуре. Из справочника находим, что 1 -„,„= 300 мкА. То~да, подставляя числовые значения величин в формулу для 11, получаем 5 ° 300 — 1,1. 1000 (5-1).300 1О е Возьмем Я = 300 кОм.
Следовательно, схема выпрямителя гьмеет вид, показанный на рис. 1.13. 1.18. Составить и рассчитать выпрямительную цепь, позволяющую получить выпрямленный ток 1, =400 мА, если используются диоды Д226. Решение Так как требуемьш выпрямленный ток превышает максимально допустимое значение тока одного диода (при максимальной температуре У,„р „— — 200 мА), то необходимо несколько диодов соединить параллельно.
Ввиду возможного разброса прямых сопротивлений диодов (дноды одного типа могут иметь разброс прямых сопротивлений порядка десятков процентов) для выравнивания токов, протекающих через диоды, необходимо последовательно с диодами включать добавочные резисторы. Возьмем И„о=5 Ом. Схема показана на рис. 1.14. погр Решение Напряжение источника питания Е = (''от + йоор (1о + 1оо). "о .л- о яо Ток через нагрузку 1о = ('оо/По. Рис. 1.15 Рис.
1.14 Таким образом, Решение Требуемое число диодов определяю~ по формуле а=1„/()о,1 о,„), где )с, — коэффициент нагрузки по току, принимакяций значения от 0,5 до 0,8. При )о, = 0,8 и = 400Д0,8. го)0) = 2,5. Возьмем п=З. Значения сопротивлений добавочных резисторов наплем по формуле (/„р (и — 1) 1(,оо ~~ п1ооов иоо Пользуясь справочником, находим 1(3 — 1) — 4,35 Ом. 3 300 !0-о-11.400 !0-з 1.19. Сплавной диод работает в простейшей схеме выпрямленна с резистором нагрузки 1(„=10 кОм (рис.
1,15). Диол имеет Вор=40 Ом, Го„р = 400 кОм и С = 80 пФ. Нанти частоту, на которой выпрямленный ток за счет влияния этой емкости умевыпится в два раза, Учитывая, что Е„»й„р н Я„«й -„, можно считать ва низких частотах 1„р „=(/ /(1(,+й.р)=(/ /й и 1мр -= =(7 /(Я„+Я )ж(/„,„„/11 <1р, На высокой частоте по- пРежнемУ 1„р се (7/й„„1о, = (//Е,~р. ПРи Уменьшении така 1 в два раза должно быть 1оер — — 0,51„; следовательно, Е,е, = 2й„.
Можно считать, что У,ер — — )/рог+ Х~, так как Хс «Я,ор. Отсюда Хг =(/Хг 1(г ')/4)(г йг ')/311 173й 173. 10о Ом Так как Хс = 1/(2пЩ, то 1 10'г 2ЯХсС б 28 80'1*73'10о — 1Оо/8,88 = 115 !0о Гц 115 кГц. 1.20. Полупроводниковый диод имеет параметры Вор-— =40 Ом, Я,~р -— 0,4 МОм, С =80 пФ. Определить, на какой частоте емкостное сопротивление станет равно К„р и вследствие этого произойдет заметное увеличение обратйого тока.
Опиепг: 5 кГц. 1.21. Для стабилизации напряжения на нагрузке (рис. 1.1б) используется полупроводниковый стабилнтрон, напряжение стабилизации которого Н =10 В. Определить допустимые пределы изменения питающего напряжения„если максимальный ток стабилитрона 1 „„= 30 мА, минимальный ток стабнлитрона 1„„= 1 мА, сопротивление нагрузки 1(„= = 1 кОм и сопротивление ограничительного резистора 11 =0,5 кОм. Е = (/оо (! + )7ир/Ю + 1о )(огр Подставляя в эту формулу максимальное и минимальное значения тока через стабилитрон, получим Е,„= 10(! + 0.5) + 1. 0,5 = 15,5 В, Е = 10(1 + 0,5) + 30. 0,5 = 30 В. 1.22.
Кремниевый стабилнтрон типа Д813 включен в схему стабилизатора напряжения параллельно с резистором Гоо= =2,2 кОм (рис. !.!б). Параметры сгабилвтрона: напряжение стабилизации (/ =13 В, максимальный ток 1 „',„=20 мА„ минимальный ток 1 = 1 мА. Найти сопротивление ограничительного резистора Я„р, если напряжение источника Е меняется от Е„в=16 В до Е „=24 В. Определить, булет ли обеспечена стабилизация во всем диапазоне 'изменения напря- жения источника. Решение Сопротивление ограничительного резистора определим по формуле Яр р (Еч~ Гд~)/(1щ и + 1 ) где Еч, — — 0,5 (Е . + Е„) = 0,5 (16 + 24) = 20 В.
Средний ток через стабнлитрон 1, =05(1„„+1 )=05(1+20)=105 В. Ток через нагрузку 1 = (/а/Ен = 13/(2,2, 10з) = 5,9 мА. Следовательно, сопротивление ограничительного резистора Еир=(20 — 13)/((105+ 59)' 10 ~3 = 7/(164-10 ) и 430 Ом. Стабилизация будет обеспечена для изменения Е в пределах от Емп=('ст+(1~юи+1ц)Е~р — — 13+(10 '+59.10 ) 430 16 В до Е~„= !/„+ (1 + 1„) Е =13+(20.10 '+ 5,9 ° 10 з).430= 24,1 В. Таким образом, стабилизация получается во всем диапазоне изменения напряжения источника питания. 1.23. Барьерная емкость полупроводникового диода с резким переходом равна 25 пФ при обратном напряжении 5 В. Определить уменьшение емкости при снижении обратного напряжения до 7 В.
Решение Пренебрегая контактной разностью потенциалов, используя формулу (1.8), можно записать Срр = "/(1'". где ! — постоянная; (/ — обратное напряжение. Отсюда /с= = Ср~ 1' ~ При обратном напряжении 7 В барьерная емкость С„= 6/азиз = Сгч (?пз/(/пз = 25)/5/)/7 = 21 пФ. Следовательно, емкость уменьшится на величину ЛС=Ср, — Ср =25 — 21=4 пФ. 1.24. Пользуясь ВАХ туннельного диода ГИЗО4 (рис. 1.17), ойределить напряжение Е источника питания и сопротивление нагрузки, обеспечивающие работу туннельного диода в схеме усилителя. 1.25. Решить задачу 1.1 для кремниевого р-и-перехода с такими же концентрациями примеси, если И = 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
