ТЕМА 1. Неуправляемые выпрямители
УДК
621.38
О-753
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
--------------------------------------------------------------------------------------
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
( Технический университет )
------------------------------------------------------------------------
КНЯЗЬКОВ О.М., РОСЛЯКОВА Е.И., СОЛОДОВА М.Л., СОКОЛОВ В.Б.
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
СБОРНИК
ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
Методическое пособие
По курсу
"Электротехника и электроника"
Для студентов, обучающихся по направлениям
"Техническая физика",
"Теплоэнергетика",
"Промышленная теплоэнергетика",
"Энергомашиностроение"
Москва Издательство МЭИ 2002
УДК
621.38
О-753
УДК: 621.38(072)
Утверждено учебным управлением МЭИ
Подготовлено на кафедре электротехники и интроскопии
Рецензент доцент, канд.техн.наук Федорова Е.М.
Основы электроники. Сборник индивидуальных заданий. Методическое пособие по курсу “Электротехника и электроника”. Князьков О.М., Рослякова Е.И., Солодова М.Л. , Соколов В.Б. - М.: Издательство, МЭИ, 2002 – 20 с.
Сборник содержит индивидуальные задания по всем разделам курса "Основы промышленной электроники" к основным лабораторно-практическим занятиям (ЛПЗ), проводимым в лаборатории кафедры ЭИ, а также все необходимые справочные данные и характеристики.
Сборник предназначен для студентов, обучающихся по направлениям: "Техническая физика", "Теплоэнергетика", "Промышленная теплоэнергетика", "Энергомашиностроение".
_______
Учебное издание
Князьков Олег Михайлович, Рослякова Елена Ивановна,
Солодова Марина Леоновна, Соколов Валерий Борисович
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Сборник индивидуальных заданий. Методическое пособие по курсу “Электротехника и электроника” для студентов, обучающихся по направлениям: "Техническая физика", "Теплоэнергетика", "Промышленная теплоэнергетика", "Энергомашиностроение".
Редактор Е.И.Рослякова
Редактор издательства Е.Н.Касьянова
ЛР № 020528 от 05.06.97
Темплан издания МЭИ 2001 г.(II), метод. Подписано к печати 27.12.01
Печать офсетная Формат 60x84/16 Печ.л. 1,5
Тираж 500 Изд № 145 Заказ
Типография издательства МЭИ, 111250, Москва, Красноказарменная ул., д.14
Отпечатано в типографии ЦНИИ “ Электроника”, 117415, Москва, просп. Вернадского, 39
ãМосковский энергетический институт, 2002
ТЕМА 1. Неуправляемые выпрямители
Задание №1. Для заданного в табл. 1.1 типа выпрямителя без фильтра и с
С-фильтром выбрать тип диода и рассчитать:
— выпрямленное напряжение на нагрузочном резисторе UН.СР ;
— выпрямленный ток IН.СР ;
— максимальное обратное напряжение на диоде UОБР. max .
Фильтр считать идеальным. Данные для расчета приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.1
| Номер варианта | Тип выпрямителя | RН, Ом | U2, В | Номера вопросов к заданию №2 |
| Однополупериодный | 1,18 | |||
| Двухполупериодный | 2,17 | |||
| Двухполупериодный | 3,19 | |||
| Двухполупериодный | 4,10 | |||
| Однополупериодный | 5,16 | |||
| Однополупериодный | 6,15 | |||
| Двухполупериодный | 7,21 | |||
| Двухполупериодный | 8,28 | |||
| Однополупериодный | 9,27 | |||
| Однополупериодный | 10,26 | |||
| Двухполупериодный | 11,22 | |||
| Двухполупериодный | 12,21 | |||
| Однополупериодный | 13,24 | |||
| Двухполупериодный | 14,23 | |||
| Однополупериодный | 15,25 | |||
| Двухполупериодный | 13,11 | |||
| Двухполупериодный | 17,26 | |||
| Двухполупериодный | 18,27 | |||
| Однополупериодный | 19,8 | |||
| Однополупериодный | 20,11 | |||
| Двухполупериодный | 21,1 | |||
| Однополупериодный | 22,9 | |||
| Двухполупериодный | 23,5 | |||
| Двухполупериодный | 24,7 | |||
| Однополупериодный | 25,11 | |||
| Двухполупериодный | 26,12 | |||
| Однополупериодный | 27,10 | |||
| Двухполупериодный | 28,3 | |||
| Двухполупериодный | 19,13 | |||
| Однополупериодный | 6,10 |
Таблица 1.2
| Тип диода | UПР,СР,В | IПР,СР, А | UОБР. max,В | IОБР. max,мкА |
| 2Д 101А | 0,02 | |||
| 2Д 102Б | 0,1 | |||
| КД 104А | 0,01 | |||
| КД 105Б | 0,3 | |||
| КД 105В | 0,3 | |||
| КД 106А | 0,3 | |||
| 2Д 201А | ||||
| 2Д 201Б | ||||
| 2Д 202В | ||||
| КД 202Д | ||||
| КД 202Ж | ||||
| КД 204А | 1,4 | 0,4 | ||
| КД 208А | 1,5 | |||
| КД 209Б | 0,7 | |||
| КД 212А | ||||
| КД 217Б | 1,3 |
В табл.1.2 IПР,СР – допустимый прямой ток диода, UПР,СР – среднее прямое напряжение, UОБР., max – наибольшее обратное напряжение диода,UОБР. ,max – наибольший обратный ток диода.
Задание №2. Письменно ответить на вопросы, номера которых заданы в табл.1.1. Перечень вопросов приводится ниже.
Ответы должны быть полными и содержать все осциллограммы и характеристики, обосновывающие изложенное.
1. По каким параметрам подбирается диод для выпрямителя?
2. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора в схеме однополупериодного выпрямителя U2,max=200В. Начертите схему этого выпрямителя и график мгновенных значений напряжения на приемнике. Рассчитайте емкость С-фильтра, если постоянная времени разряда t=5Т.Сопротивление приемника RН =20 кОм.
3. Начертите осциллограммы тока нагрузки для однополупериодного выпрямителя без фильтра и с С-фильтром. В каком случае и почему постоянная составляющая напряжения будет больше?
4. Поясните работу мостового выпрямителя. Каковы достоинства и недостатки этого выпрямителя по сравнению с однополупериодным?
5. Как изменится UОБР., max диода при подключении конденсатора параллельно нагрузке в схеме двухполупериодного выпрямления?
6. Как по внешней характеристике выпрямителя определить его эквивалентное сопротивление RВН и средний выпрямленный ток нагрузочного резистора сопротивлением RН?
7. Как изменится коэффициент пульсаций напряжения на нагрузочном
резисторе RН, если увеличить емкость фильтра СФ? Ответ проиллюстрируйте осциллограммами.
8. Сопоставьте внешние характеристики однополупериодного и мостового выпрямителей. Приведите уравнения внешних характеристик. Чем определяется и одинаков ли наклон этих характеристик?
9. Как изменится UОБР., max диода при подключении конденсатора параллельно нагрузке в схеме двухполупериодного выпрямителя?
10. Приведите схему двухполупериодного выпрямителя, поясните его
работу. К каким последствиям приведет обрыв одного из диодов в этой схеме?
11. Приведите схему двухполупериодного выпрямителя, поясните его
работу. К каким последствиям приведет короткое замыкание одного из диодов в этой схеме?
12. Изобразите схемы для снятия внешних характеристик неуправляемых
однополупериодного и мостового выпрямителей, а также сами характеристики. Сопоставьте эти внешние характеристики.
13. Сравните значения UОБР., max на диоде и постоянную составляющую
тока в нагрузочном резисторе для одно- и двухполупериодного выпрямителей при одинаковых напряжениях на вторичной обмотке трансформатора.
14. Как следует изменить величину емкости фильтра СФ для уменьшения
коэффициента пульсаций p неуправляемого выпрямителя.
15. Что произойдет в мостовом выпрямителе, при обрыве ветви содержащей
С–фильтр?
16. Как изменится напряжение на выходе мостового выпрямителя, если вместо одного нагрузочного резистора включить два резистора с одинаковыми
сопротивлениями: а) параллельно; б) последовательно?
17. Что такое внешняя характеристика выпрямителя ? Сопоставьте внешние характеристики мостового выпрямителя без фильтра и с С-фильтром.
18. Определите диапазон изменения напряжения на выходе стабилизатора
напряжения, если Rб=1кОм , Uвх=(80-100) В, а ВАХстабилитрона задана таблицей.
| Uст | В | |||||||
| I | mА |
19. К каким последствиям приведет неправильное включение одного
из диодов в схеме мостового выпрямления?
20. Изобразите осциллограммы iн(t), uобр,диода(t) для схемы однополупе-
риодного выпрямителя в случае идеального и реального диода. ( Ответ обоснуйте ВАХ идеального и реального диода.)
21. В каком из мостовых выпрямителей (без фильтра или с С-фильтром) ток в нагрузочном резисторе будет меньше и почему?
22. Как изменится напряжение на выходе однополупериодного выпрямителя, если вместо одного нагрузочного резистора включить два резистора с одинаковым сопротивлением: а) последовательно; б) параллельно?
23. В каких случаях используется последовательное включение диодов в неуправляемом выпрямителе?
24. В каких случаях возможно параллельное включение диодов в неуправляемых выпрямителях?
25. Что такое внешняя характеристика неуправляемого выпрямителя? Сопоставьте внешние характеристики однополупериодного выпрямителя без фильтра и сС-фильтром?
26. Как изменится коэффициент пульсаций напряжения pна нагрузочном
резисторе при уменьшении емкости СФ фильтра?
27.Какие физические явления вынуждают ограничить обратное напряжение на диоде?
28. Как изменится постоянная составляющая напряжения UН.СР в однополупериодном выпрямителе ( напряжение на вторичной обмотке
u = 200sinwt B, fС= 50 Гц ), если параллельно нагрузочному резистору Rн = 2 кОм подключить конденсатор емкостью С = 510 мкФ ?
ТЕМА 2. Усилитель с общим эмиттером
Задание №1. Построить зависимость uВЫХ(t) усилительного каскада с общим эмиттером и определить коэффициент усиления по напряжению.
Значение параметров УК с ОЭ заданы в табл. 2.1, где М – порядковый номер, N – номер группы.
Значение входного напряжения определяется в зависимости от номера группы как: для N=1¸4 , uВХ(t)=(0,1´N)sinwt,В,
для N=5¸10, uВХ(t)=(0,05´N) sinwt,В, для N=11¸15, uВХ(t)=(0,025´N) sinwt,В.
Необходимые характеристики № I-V представлены на рис.1-5.
Таблица 2.1
| №Варианта | |||||||||
| Параметры усилителя | RК,кОм | 0,15 | 0,1 | 0,125 | 0,195 | 0,125 | 1,5 | ||
| EК,В | 17,5 | 12,5 | |||||||
| Вид хар-ки | № | I | I | I | I | I | II | II | II |
| Положение раб. точки | IБ0,мкА | ||||||||
| №вопроса | 1,21 | 2,25 | 3,26 | 4,24 | 5,39 | 6,35 | 7,38 | 8,37 |
Продолжение табл.2.1
| №Варианта | |||||||||
| Параметры усилителя | RК,кОм | 0,8 | 1,5 | 0,07 | 0,06 | 0,062 | 0,06 | 0,052 | 0, 4 |
| EК,В | 17,5 | ||||||||
| Вид хар-ки | № | II | II | III | III | III | III | III | IV |
| Положение раб. точки | IБ0,мкА | ||||||||
| №вопроса | 9,33 | 10,34 | 11,40 | 12,27 | 13,26 | 14,39 | 15,33 | 16,38 |
Продолжение табл.2.1
| №варианта | |||||||||
| Параметы усилителя | RК,кОм | 0,5 | 0,7 | 0,6 | 0,7 | 0,012 | 0,014 | 0,02 | 0,014 |
| EК,В | 12,5 | 17,5 | 12,5 | 17,5 | |||||
| Вид хар-ки | № | IV | IV | IV | IV | V | V | V | V |
| Положение раб. точки | IБ0,мкА | ||||||||
| № вопроса | 17,30 | 18,36 | 19,35 | 20,34 | 21,15 | 22,17 | 23,39 | 24,14 |
Окончание табл.2.1
| №Варианта | |||||||
| Параметры усилителя | RК,кОм | 0,015 | 0,1 | 0,035 | 0,47 | 0,014 | |
| EК,В | |||||||
| Вид хар-ки | № | V | I | II | III | IV | V |
| Положение раб. точки | IБ0,мкА | ||||||
| № вопроса | 25,15 | 26,38 | 27,17 | 28,35 | 29,11 | 30,15 |
Задание №2. Письменно ответить на вопросы, номера которых заданы для Вашего варианта в табл.2.1.
1. Каково соотношение между токами эмиттера, коллектора и базы транзистора?
2. Как изменится полоса пропускания усилителя с ОЭ при уменьшении величины ёмкостей разделительных конденсаторов СC?
3. Как экспериментальным путем определить амплитудную характеристику усилительного каскада с ОЭ?
4. Как изменится коэффициент усиления КU при уменьшении сопротивления базы Rб?
5. Как изменится коэффициент усиления КU при уменьшении сопротивления коллекторной цепи RК?
6. Как изменится коэффициент усиления КU при уменьшении ЭДС ЕК?
7. Как экспериментальным путем определить полосу пропускания усилителя с ОЭ? Привести необходимые схемы, предусмотреть измерительные приборы для снятия этой характеристики?
8. Что произойдет с усилителем с ОЭ при коротком замыкании коллекторной цепи?
9. Что произойдет с усилителем с ОЭ при обрыве коллекторной цепи?
10. Рассмотрите причины, которые могут привести к возникновению нелинейных искажений в схеме усилителя с ОЭ?
11. Почему коэффициент усиления KU усилителя с ОЭ зависит от частоты входного напряжения в области низких частот?
12. Что такое динамический диапазон амплитудной характеристики
усилителя с ОЭ?
13. Как изменится коэффициент усиления KU усилителя с ОЭ при уменьшении сопротивления нагрузочного резистора RН?
14. Что такое рабочая точка транзистора и как она определяется экспериментально?
15. Что такое полоса пропускания усилителя с ОЭ? Какие элементы схемы усилителя с ОЭ увеличивают полосу пропускания?
16. Какие предельные параметры ограничивают рабочую область на семействе выходных характеристик транзистора?
17. Что приводит к снижению коэффициента усиления KU усилителя с ОЭ при увеличении частоты входного напряжения?
18. Как изменится коэффициент усиления КU при увеличении сопротивления базы RБ?
19. Как изменится коэффициент усиления КU при увеличении сопротивления коллекторной цепи RН?
20. Как изменится коэффициент усиления КU при увеличении ЭДС ЕК?
21. Определить коэффициент усиления по напряжению, а также входное и выходное сопротивления усилительного каскада с ОЭ на транзисторе ГТ342А, у которого h11=300Ом, h21=50, h22=50 ´10-6 См, если сопротивление резистора
RК=1 кОм.
22. Как влияет сопротивление источника сигнала и нагрузки на коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада?
23. Начертите схему замещения усилительного каскада с ОЭ по переменной составляющей. Чем определяется коэффициент усиления по напряжению KU для этой схемы?
24. Чем объясняется искажение формы выходного напряжения при больших входных напряжениях UВХ?
25. Определите коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ, если RК =2кОм , h21=40 , h22=4´ 10-5 См, h12=0, RК=4кОм.
26. Как повлияет на амплитудно-частотную характеристику усилителя с ОЭ включение конденсатора параллельно нагрузочному резистору?
27. Как экспериментально определить полосу пропускания усилителя с ОЭ? Поясните схему замещения усилителя с ОЭ по постоянной составляющей.
28. Как изменится коэффициент усиления по напряжению KU усилителя с ОЭ при увеличении сопротивления нагрузки RН в 2 раза?
29. Как повлияет на работу усилителя с ОЭ обрыв цепи коллектора?
30. Как изменится амплитудная характеристика усилителя с ОЭ при обрыве ветви с нагрузкой RН?
31. Как повлияет на работу усилителя с ОЭ короткое замыкание резистора RК?
32. Чем определяется величину коэффициента усиления КU усилителя с ОЭ? Как изменится КU при подключении к усилителю нагрузки сопротивлением RН?
33. Поясните физический смысл элементов схемы замещения усилителя с ОЭ в h-параметрах?
34. Что произойдет при пробое входного конденсатора связи СС?
35. Как изменится амплитудно-частотная характеристика усилителя с ОЭ при увеличении емкости входного конденсатора связи СС?
36. Как изменится вид амплитудно-частотная характеристика усилителя с ОЭ при увеличении емкости выходного конденсатора связи СС?
37. Что произойдет с амплитудной и амплитудочастотной характеристиками усилителя с ОЭ, если увеличить величину ЭДС питания коллекторной цепи?
38. Как повлияет на амплитудную характеристику усилителя с ОЭ увеличение сопротивления коллекторной цепи RК?
39. Что нужно изменить в схеме усилителя с ОЭ для того, чтобы расширить его полосу пропускания?
40. Чем определяется и что ограничивает величину коэффициента усиления КU двухкаскадного усилителя с ОЭ?