Определение недостающих данных для расчета

Целью настоящих указаний является научить студентов проводить практические расчеты с использованием результатов экспериментальных измерений, закрепить теоретические знания, полученные по курсу «Электроника».

Каждому студенту выдается задание, в котором требуется рассчитать типовые схемы выпрямителя, стабилизатора, усилительного каскада на биполярном транзисторе. Особенностью проводимых работ является то, что в качестве характеристик и параметров полупроводниковых приборов студенты используют не справочные данные, а данные, полученные в результате выполнения лабораторных работ по этому курсу.

Определение недостающих данных для расчета

Недостающими параметрами для расчета являются:

- напряжение на выходе выпрямителя

и ток выпрямителя

;

- ток нагрузки стабилизатора, равный потребляемому току усилительного каскада

и напряжение на выходе стабилизатора

Расчет недостающих параметров проводим в следующем порядке.

Напряжение на выходе стабилизатора

равно напряжению питания усилительного каскада

Напряжение на выходе выпрямителя определяется соотношением:

Ток выпрямителя

, где

- номинальный ток стабилитрона, определяется далее.

По этим данным необходимо рассчитать следующие схемы.

1) Усилительный каскад на биполярном транзисторе. Транзистор необходимо выбрать из следующих условий:

а) Для этого необходимо выбрать тип стабилизатора, исходя из требуемой величины коэффициента стабилизации

: если он меньше 50, то можно выбрать параметрический тип стабилизатора, в противном случае необходимо выбрать компенсационный тип стабилизатора.

б) Следует выбрать тип стабилитрона, для которого напряжение стабилизации равно

в случае параметрического или

в случае компенсационного стабилизаторов.

Для выбранного типа стабилитрона определить номинальный ток стабилитрона

Для него следует выбрать выпрямительный диод со следующими параметрами:

Расчет стабилизаторов постоянного напряжения

Методика расчета параметрического стабилизатора напряжения

где

- номинальный ток стабилитрона (рис. 3.1,6).

2. Построить линию нагрузки для выбранного стабилитрона, а также ее крайние положения при изменении входного напряжения в заданных пределах.

3. Определить основные параметры параметрического стабилизатора по формулам (3.3) - (3.7).

Ток эмиттера управляется напряжением на эмиттерном переходе, но до коллектора доходит меньший ток – управляемый коллекторный ток i _{к упр.}= α i_э

где α = 0,95 … 0,999 - коэффициент передачи тока эмиттера.

Через коллекторный переход всегда проходит еще очень небольшой (мА) неуправляемый обратный ток i _к0, называемый начальным током коллектора. Он неуправляем, т.к. не проходит через эмиттерный переход. Полный ток через коллекторный переход.

т.к. i _к0<< i_э, то i _к≈ α i_э. Если надо измерить i _к0, то это делают при оборванном проводе эмиттера.

Здесь β – коэффициент передачи тока базы и составляет десятки, сотни.

Незначительные изменения α приводят к значительным изменениям β

i _кэ0 – начальный сквозной ток, т.к. он протекает через весь транзистор, если i _б= 0, т.е. оборван провод базы, i _кэ0 составляет десятки, сотни микроампер.

Значительный i _кэ0 объясняется тем, что некоторая небольшая часть U_кэ приложена к эмиттерному переходу в качестве прямого напряжения, вследствие этого возрастает ток эмиттера, а он и является сквозным.

При обрыве цепи базы иногда в транзисторе может наблюдаться быстрое, лавинообразное увеличение тока, приводящие к перегреву и выходу транзистора из строя (если в цепи нет сопротивления коллектора).

Часть напряжения U_кэ, действующая на эмиттерном переходе, увеличивает i _э и равный ему i _к, на коллекторный переход поступает больше носителей, его сопротивление и напряжение на нем уменьшаются, и за счет этого возрастает напряжение на эмиттерном переходе, возрастает ток и т.д.

Т.о., при эксплуатации запрещается разрывать цепь базы, если не включено питание цепи коллектора.