Питание цепей биполярного транзистора и стабилизация режима работы

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

Питание транзисторного усилителя, как правило, производится от одного источника постоянного тока.

Для установления нужного режима транзистора между его базой и эмиттером обычно прикладывают небольшое напряжение смещения (порядка десятых долей вольта).

Простейшим видом смещения является фиксированное смещение, которое осуществляется с помощью делителя напряжения R₁, R₁ (рис. 7, а).

Cэ

Фиксированное смещение пригодно лишь для каскадов, работающих при малых изменениях окружающей температуры, и должно быть подобрано для каждого устанавливаемого в каскад транзистора. При больших изменениях температуры или замене транзистора фиксированное смещение не обеспечивает необходимого постоянства работы. Поэтому применяются различные способы стабилизация режима при помощи смещения, автоматически изменяющегося при изменении температуры или замене транзистора.

Наиболее высокую стабильность режима дает эмиттерная стабилизация (рис.7, б). Здесь в цепь эмиттера введен стабилизирующий резистор R_э, падение напряжения на котором пропорци­ональное току эмиттера, уменьшает напряжение смещения, снима­емое с делителя R₁, R₂. Чтобы предотвратить уменьшение усиления каскада при введении резистора R_э, его шунтируют кон­денсатором С_э, через который проходит переменная составля­ющая эмиттерного тока.

При увеличении тока коллектора, вызванном повышением тем­пературы, увеличивается падение напряжения на сопротивлений резистора R_э. Потенциал эмиттера становится более отрицатель­ным, что влечет за собой уменьшение (по абсолютной величина) напряжения на базе U_бэ, и как результат – тока базы. Таким образом, из-за повышения температуры происходит увеличение тока коллектора, а из-за уменьшения тока базы - уменьшение тока коллектора, поэтому суммарное изменение тока коллектора незначительным.

Эмиттерная стабилизация в схеме с ОК осуществляется аналогично.

Задание №1

Ответить на теоретический вопрос. Ответ пояснить соответствующими схемами, графиками, выводами.

1. Как влияют примеси на проводимость полупроводника?
2. Электронная (типа n) проводимость полупроводника.
3. Дырочная (типа p) проводимость полупроводника.
4. Устройство, условно-графическое изображение и свойства точечных и плоскостных диодов. Различия между ними.
5. Устройство, принцип действия, условно-графическое изображение и свойства стабилитрона.
6. Устройство, условно-графическое изображение и свойства неуправляемого тиристора (динистора).
7. Устройство, условно-графическое изображение и свойства управляемого тиристора (тринистора).
8. Классификация и условно-графическое изображение полупроводниковых резисторов.
9. Классификация и условно-графическое изображение полупроводниковых диодов.
10. Принцип действия, схемы усилителя постоянного тока (УПТ).
11. Генераторы прямоугольных импульсов (релаксаторы). Принцип действия мультивибратора.
12. Устройство и работа полупроводникового транзистора.
13. как определяют коэффициент усиления одиночного усилительного каскада, многокаскадного усилителя?
14. Принцип действия схемы усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером.
15. Принцип действия схемы усилителя мощности на биполярном транзисторе.
16. Принцип действия схемы генератора пилообразного напряжения (ГЛИН).
17. Принцип действия автогенератора с самовозбуждением.
18. Принцип действия схемы однофазного выпрямителя.
19. Принцип действия схемы двухфазного выпрямителя.
20. Принцип действия схемы трехфазного выпрямителя.

УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАНИЯ №2

Данные задачи относятся к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых дио­дах. Подобные схемы выпрямителей находят сейчас при­менение в различных электронных устройствах и приборах. При решении задачи следует помнить, что основны­ми параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток I _доп, на который рассчитан данный диод, и величина обратного напряжения U_обр, которое вы­держивает диод без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямите­ля задаются величиной мощности потребителя P_d, Вт, получающего питание от данного выпрямителя и вы­прямленным напряжением U_d, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно опре­делить ток потребителя . Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода I _доп, выбирают диоды для схемы выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т. е. надо соблюдать условие I _доп≥ I_d. Для двухполупериодной и мостовой схем вы­прямления ток через диод равен половине тока потреби­теля, т.е. следует соблюдать условие I _доп≥0,5 I_d. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо, что­бы .

Величина напряжения, действующая на диод в не­проводящий период U_В, также зависит от той схемы вы­прямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного вы­прямителей U_b = π U_d=3,14U_d для мостового выпрямителя , а для трехфазного выпрямителя U_b = 2,1U_d. При выборе диода, следовательно, должно быть выполнено условие U _обр≥ U_b.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрями­телей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех промышленных диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Р_d = 300 Вт, напряжение потребители U_d = 200 В.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры указанных диодов:

2.Определяем ток потребители I_d:

A.

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

U_b = 1,57 U_d =1,57 ∙ 200 = 314 В.

4. Выбираем диод из условий

I _доп >0,5 I_d > 0,5∙1,5 > 0,75 А,

U_o6p > U_b > 314 В.

Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н

I _доп = 1,0 А > 0,75 A; U _обр = 500 В > 314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют только 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. Диод Д215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2 > 0,75 А, но не подходит по обратному напряжению, так как 200<314 В.

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис. 8). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н: I _доп=1,0 А; U _обр=500 В.

Рис. 8

Пример 2. Для питания постоянным током потреби­теля мощностью Рd = 250 Вт при напряжении U_d = 100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: I _доп = 2 А; U _обр = 200 В.

2. Определяем ток потребителя:

А.

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

U_b = 3,14 U_d =3,14 ∙ 100 = 314 В.

4. Проверяем диод по параметрам I _доп и U_обр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U _o6p >U_b; I _доп>0,5 I_d. В данном случае первое условие не соблюдается, так как 200<314 В, т. е. U _o6p <.U_b. Второе условие выполняется, так как 0,5 I _d = 0,5∙2,5 = 1,25 < 2 А.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие U _o6p >U_b, необходимо два диода соединить последовательно, тогда U _o6p = 200∙2 = 400 > 314 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 9.

Пример 3. Для питания постоянным током потреби­теля мощностью P_d = 300 Вт при напряжении U_d = 20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды ти­па Д242А.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: I _доп = 10 А; U _обр = 100 В.

Рис. 9

2. Определяем ток потребителя:

А.

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

U_b = 3,14 U_d =3,14 ∙ 20 ≈ 63 В.

4. Проверяем диод по параметрам I _доп и U _o6p. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U _o6p >U_b; I _доп> I_d. В данном случае второе условие не соблюдается, так как 10 < 15А, т.е. I_доп< I_d. Пер­вое условие выполняется, так как 100>63В.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие I _доп> I_d, надо два диода соединить параллельно, тогда I _доп= 2∙10 = 20 А; 20 > 15 А.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 10.

Пример 4. Для составления схемы трехфазного вы­прямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпря­митель должен питать потребитель с U_d =150 В. Опре­делить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: I _доп = 5 А; U _обр = 200 В.

2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя

, т. е. P_d = 3 U_d I _доп = 3∙150∙5 = 2250 Вт,

Следовательно, для данного выпрямителя P_d ≤2250 Вт.

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

U_b = 2,1 U_d =2,1 ∙ 150 = 315 В.

Рис. 10 Рис. 11

4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию U _o6p >U_b. В данном случае это условие не соблюдается, так как 200 < 315 В. Для выполнения этого условия необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда U _o6p= 200∙2 = 400 В; 400>315 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 11.

ЗАДАНИЕ №2

Задача 1, варианты 1—10. Двухполупериодный вы­прямитель должен питать потребитель постоянным то­ком. Мощность потребителя Р_d, Вт, при напряжении U_d, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены, в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 1.

Таблица 1

Задача 2, варианты 11—20. Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл. 11. Опре­делить допустимую мощность потребителя, если вели­чина выпрямленного напряжения U_d, В. Данные для своего варианта взять из табл. 2.

Таблица 2

Задача 3, варианты 21—30. Трехфазный выпрями­тель, собранный на трех диодах, должен питать потре­битель постоянным током. Мощность потребителя Р_d, Вт, при напряжении U_d, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояс­нить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 3.

Таблица 3

Задача 4, варианты 31—40. Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл 11. Мощ­ность потребителя Р_d, Вт, с напряжением питания U_d, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с дан­ными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 4.

Таблица 4

Задача 5, варианты 41—50. Составить схему мосто­вого выпрямителя, использовав стандартные диоды, па­раметры которых приведены в табл. 11. Мощность по­требителя Р_d, Вт, с напряжением литания U_d, В. Пояс­нить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 5.

Таблица 5

Задача 6, варианты 51—60. Однополупериодный вы­прямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя P_d, Вт, при напряжении U_d, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводни­ковых диодов, параметры которых приведены в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 6.

Таблица 6

Задача 7, варианты 61—70.Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощ­ность потребителя Р_d, Вт, при напряжении U_d, В. Сле­дует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сде­лан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 7.

Таблица 7

Задача 8, варианты 71—80. Составить схему мосто­вого выпрямителя, использовав стандартные диоды, па­раметры которых приведены в табл. 11. Определить до­пустимую мощность потребителя, если величина вы­прямленного напряжения U_d, В. Данные для своего ва­рианта взять, из табл. 8.

Таблица 8

Задача 9, варианты 81—90. Составить схему однополупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл. 11. Мощ­ность потребителя Р_d, Вт, с напряжением питания U_d,. В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с дан­ными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 9

Таблица 9

Задача 10, варианты 91—100. Составить схему трех­фазного выпрямителя на трех диодах, использовав стан­дартные диоды, параметры которых приведены в табл. 11. Мощность потребителя Р_d, Вт, с напряжением питания U_d, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 10.

Таблица 10

Таблица 11

Указания к решению задания №3

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология