Электроника. Контр работа по Электронике (1). Контрольная работа по дисциплине Электроника
 Скачать 6.6 Mb.
|
|
Минитерство образования и наукиреспублики казахстан НАО «Карагандинский индустриальный университет» Кафедра «Энергетика» Контрольная работа по дисциплине «Электроника» Выполнил(а): гр.доПИ-21с Ыбырайым Г.Е. Принял(а): Сиверская Т.И. г. Темиртау, 2022 г. Задание №1 В соответствии с вариантом (таблица 1) необходимо ответить на вопросы. Таблица 1
Перечислите основные режимы работы транзисторов. Объясните принцип действия биполярного транзистора на примере транзистора, включенного по схеме с общей базой. Ответ: 4. Основные режимы работы транзисторов: Режим отсечки – оба p-n перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток; Режим насыщения – оба p-n перехода открыты; Активный режим – один из p-n переходов открыт, а другой закрыт. В схеме с общей базы:  Биполярный транзистор – прибор, состоящий из трех полупроводниковых областей с чередующимся типом проводимости (n-p-n или p-n-p) с двумя p-n-переходами, пригодный для усиления, генерации и переключения электрических сигналов. Основа принципа его действия состоит в том, что ток прямо смещенного p-n-перехода вызывает изменение тока другого перехода, смещенного в обратном направлении, т.е. это – прибор, управляемый током. Дайте классификацию обратных связей в усилителях. Как обратные связи в усилителях влияют на их параметры? Ответ: Обратная связь – это соединение выхода усилителя с его входом. Положительная (или регенеративная) обратная связь имеет тенденцию делать схему усилителя нестабильной, поскольку она вызывает колебания (переменное напряжение). Частота этих колебаний в значительной степени определяется компонентами схемы обратной связи. Отрицательная (или дегенеративная) обратная связь имеет тенденцию делать схему усилителя более стабильной, поскольку его выходной сигнал меньше зависит от входного сигнала, чем без обратной связи. Это уменьшает коэффициент усиления усилителя, но имеет преимущество уменьшения искажений и увеличения полосы пропускания (диапазона частот, в котором может работать усилитель). Отрицательная обратная связь может быть введена в схему с общим эмиттером путем соединения коллектора с базой или путем вставки резистора между эмиттером и землей. Резистор обратной связи между эмиттером и корпусом обычно встречается в схемах с общим эмиттером как превентивная мера против теплового разгона. Отрицательная обратная связь также обладает преимуществом, заключающемся в том, что коэффициент усиления по напряжению усилителя больше зависит от номиналов резисторов и меньше зависит от характеристик транзистора. Усилители с общим коллектором обладают большой отрицательной обратной связью из-за размещения резистора нагрузки между эмиттером и корпусом. Эта обратная связь объясняет чрезвычайно стабильное усиления по напряжению усилителя, а также его устойчивость к тепловому разгону. Коэффициент усиления по напряжению схемы с общим эмиттером может быть восстановлен без ущерба устойчивости к тепловому разгону путем подключения конденсатора обхода параллельно эмиттерному резистору обратной связи. Если коэффициент усиления по напряжению усилителя произвольно высок (десятки тысяч и более), а отрицательная обратная связь используется для его уменьшения до разумного уровня, можно обнаружить, что коэффициент усиления примерно равен Rобр.связи/Rвх. Изменения в значениях β транзистора или других значений компонентов мало влияют на коэффициент усиления по напряжению при действующей обратной связи, что приводит к стабильности и простоте разработки. Обратная связь бывает двух типов: положительная (так называемая регенеративная) и отрицательная (так называемая дегенеративная). Положительная обратная связь усиливает направление изменения выходного напряжения усилителя, а отрицательная – наоборот.  Усилитель с общим коллектором (эмиттерный повторитель) Задание 2 Рассчитать параметрический стабилизатор постоянного напряжения на кремневом стабилитроне для постоянной величины нагрузки при заданных параметрах (см. таблицу 2). Таблица 2
Пример расчета: Выходное напряжение Uвых, В = 8,4 = Un = Uст Выходной ток Iвых, мА = 17,5 = In Входное напряжение Uвх, В = 13,4 Нестабильность входного напряжения ∆Uвх, % = ±15  Рисунок 2.1 Решение: По напряжению стабилизации в справочной литературе выбираем стабилитрон КС156А с параметрами: Uст = 8,4 В Iст мин = 3 мА Iст макс = 55 мА Среднее значение тока стабилизации: Iст0 =( Iст макс + Iст мин)/5 = (55+3)/2=29 мА rст = 46 Ом Определяем сопротивление нагрузки  Рассчитываем гасящее сопротивление Rг для рабочей точки «0», что обеспечит устойчивую работу стабилизатора при отклонении входного напряжения как в положительную, так и в отрицательную сторону:  В таблице номинальных сопротивлений определяем величину гасящего сопротивления из ряда Е24 Rг =150 Ом Определяем допустимые отклонения входного напряжения:   Из полученных результатов следует, что рассчитанный стабилизатор устойчиво работает при заданных отклонениях входного напряжения Uвх = 12В±15%. Определяем коэффициент стабилизации, используя выражение:  Находим нестабильность выходного напряжения  Определяем КПД стабилизатора:  Задание 3 Графо - аналитическим способом для схемы, представленной на рисунке 3.1: Построить нагрузочную прямую и по ВАХ определить  ,  ,  ,  и сделать вывод о режиме работы транзистора.Определить по ВАХ  , если на вход действует гармонический сигнал Uвх с амплитудой 0,1 В и частотой 5 кГц.Определить коэффициент усиления по напряжению Ku, если на вход действует гармонический сигнал. Нарисовать графики напряжений в режиме покоя и при гармоническом входном сигнале: 1) на входе системы; 2) на базе транзистора; 3) на коллекторе транзистора; 4) на выходе схемы. Графики выполняются в масштабе по амплитуде и времени. Характеристики транзистора приведены на рисунке 3.2. Данные по вариантам приведены в таблице 3. Таблица 3
 Рисунок 3.1 Усилитель на биполярном транзисторе с ОЭ Пример расчета: Исходные данные: En = 15 В, R1 = 78 кОм; R2=370 Ом; Построить нагрузочную прямую и по ВАХ определить , , , (т.е. когда Uвх=0 В) и сделать вывод о режиме работы транзистора.Определить по ВАХ , если на вход действует гармонический сигнал Uвх с амплитудой 0,1 В и частотой 5 кГц.Определить коэффициент усиления по напряжению Ku.  Рисунок 3.2. Входная и выходная ВАХ биполярного транзистора Запишем уравнение Кирхгофа для входного и выходного контуров:  Статический режим работы задается схемой со стабилизацией тока базы. Для этого случая, напряжение база-эмиттер принимаем равным Uбэ=0,7В, поэтому из первого уравнения можно определить ток базы:  Для определения Iк строим нагрузочную прямую по двум точкам: При Iк=0 определяем значение Uкэ – первая точка графика; При Uкэ=0 определяем значение Iк – вторая точка графика. Точка пересечения (рабочая точка) построенной линии (линии нагрузки) с характеристикой соответствующей рассчитанной постоянной тока базы Iб, определяет ток и напряжение на коллекторе в статическом режиме (рис. 3.3). Рабочая точка находится в активной области, следовательно, транзистор работает в линейном режиме. Графически определяем (т.е. в статическом режиме) - =0,55ВПри подаче на вход усилителя входного сигнала Uвх ток базы изменяется от Iбmin=0,25mA до Iбmax=0,55mA. Амплитуду переменной составляющей тока базы определим как среднее Iб = (Iбmax-Iбmin)/2 = (0,55-0,25)/2=0,15 mA. Амплитуду переменной составляющей напряжения коллектора определим из выходной ВАХ,   На основании полученных данных определим коэффициент усиления по напряжению для данной схемы усилителя:   Рисунок 3.3 Построения на ВАХ Uвых=Uвхmax∙Ku=0,1∙44,38=4,44 (В) Строим эпюры напряжений по полученным значениям:  Рисунок 3.4 Эпюры напряжений |