В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

1. Определите крутизну S характеристики полупроводникового диода, если при увеличении прямого напряжения от 0,4 до 0,6 В ток через диод возрос на 5 мА.

2. На входе схемы, составленной из последовательно соединенных диода и резистора R, действует источник синусоидального напряжения с амплитудой Е m = 2,4 В. Определите максимальное и минимальное значения напряжения на резисторе, если прямое и обратное сопротивления диода по переменному току соответственно равны 20 Ом и 300 кОм. Влиянием емкости диода и внутренним сопротивлением источника сигнала можно пренебречь.

Задачу решите для случаев: a) R = 100 Ом; б) R = 300 кОм. Сравнить влияние сопротивления резистора R на величину выходного напряжения ( U R).

3. Определите ток базы, если ток эмиттера I Э= 5 мА, а ток коллектора I К= 4,7 мА; током I КБ0пренебречь.

4. Определите ток базы и коэффициент передачи тока базы у биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, если приращение тока коллектора равно 17 мА, а тока эмиттера — 18 мА.

5. Определите коэффициент передачи биполярного транзистора по току в схеме с общим эмиттером, если коэффициент передачи по току в схеме с общей базой равен 0,95.

Структура однофазного выпрямительного устройства изображена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Структурная схема однофазного выпрямительного устройства

На вход выпрямителя подается переменное напряжение U1, которое с помощью трансформатора Тр изменяется до требуемого значения U2. Кроме того, трансформатор осуществляет электрическую развязку источника выпрямляемого напряжения и нагрузочного устройства, что позволяет получать с помощью нескольких вторичных обмоток различные значения напряжений U2, гальванически не связанных друг с другом. После трансформатора переменное напряжение U2 вентильной группы ВГ (или одним вентилем) преобразуется в пульсирующее напряжение U 01. Количество вентилей зависит от схемы выпрямителя.

В выпрямленном напряжении U 01, помимо постоянной составляющей, присутствует переменная составляющая, которая с помощью сглаживающего фильтра СФ снижается до требуемого уровня, так что напряжение U 02на выходе фильтра имеет очень малые пульсации. Установленный после фильтра стабилизатор постоянного напряжения Ст поддерживает неизменным напряжение U нна нагрузочном устройстве R нпри изменении значений выпрямленного напряжения или сопротивления R н.

Для выпрямления однофазного переменного напряжения широко применяют три типа выпрямителей: однополупериодный и два двухполупериодных . Схема однополупериодного выпрямителя прицелена на рис. 5.2, а . Выпрямитель состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подсоединены диод VD и нагрузочный резистор R н.

Работу выпрямителя удобно рассматривать с помощью временных диаграмм рис. 5.2, б .

Рис. 5.2. Схема ( а) и временные диаграммы напряжений и токов ( б) однополупериодного выпрямителя

В первый полупериод, т. е. в интервале времени 0 — Т /2, диод открыт, так как потенциал точки а выше потенциала точки б , и под действием напряжения в цепи вторичной обмотки трансформатора возникает ток i н. В интервале времени Т /2— Т диод закрыт, ток в нагрузочном резисторе отсутствует, а к запертому диоду прикладывается обратное напряжение u 2.

Основными электрическими параметрами однополупериодного выпрямителя и всех выпрямителей являются:

• средние значения выпрямленных тока и напряжения I н. сри U н. ср;

• мощность нагрузочного устройства Р н. ср= U н. ср∙ I н. ср;

• амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения U осн m;

• коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения р= U осн m/ U н. ср,

• действующее значение тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора I 1, U 1и I 2, U 2.

В однополупериодном выпрямителе (рис. 5.2):

Ток I н. срявляется прямым током диода, т. е.

I пр. ср= I н. ср =0,45∙ U2/ R н. (5.1, а )

Ток I нявляется током вторичной обмотки трансформатора: I н= I2. Тогда с учетом (5.1) действующее значение этого тока

Принимая во внимание, что коэффициент пульсаций р есть отношение амплитуды основной (первой) гармоники, частота которой в данном случае равна ω1 , к выпрямленному напряжению U н. ср, получим

p ~= 1,57.

Основное преимущество однополупериодного выпрямителя его простота; недостатки — большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленного тока и напряжения. Однополупериодный выпрямитель применяют обычно для питания высокоомных нагрузочных устройств мощностью не более 10…15 Вт (например, электронно-лучевых трубок), допускающих повышенную пульсацию.

Диод в выпрямителях является основным элементом. Поэтому диоды должны соответствовать основным электрическим параметрам выпрямителей. Иначе говоря, диоды во многом определяют основные показатели выпрямителей. Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется выполнение условий: I пр. ср> I н. сри U обp.max> √(2 U 2m) примерно с превышением в 30 %.

Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовые и с выводами средней точки вторичной обмотки трансформатора . Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель (рис. 5.3, а ). Он состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста присоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой — нагрузочный резистор R н. Каждая пара диодов (VD1, VD3 и VD2, VD4) работает поочередно.

Диоды VD1, VD3 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора u 2(интервал времени 0 — Т /2), когда потенциал точки а выше потенциала точки б . При этом в нагрузочном резисторе R нпоявляется ток I н(рис. 5.3, б ). В этом интервале диоды VD2, VD4 закрыты. В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени Т /2 — Т ) потенциал точки б выше потенциала точки а , диоды VD2, VD4 открыты, а диоды VD1, VD3 закрыты. В оба полупериода, как видно из рис. 5.3, а ток через нагрузочный резистор R нимеет одно и то же направление.