Elektronikawzad73

w. CiąiyiMki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH

Oęść 2: Auiliai wpływu wm»n Icinpctalwy ru pracę układów półprzewodnikowych

rcz\stancji obciążenia większych od 10 £ż), oraz zakres stabilizacji prądu na poziomie 505 mA (dla rezystancji obciążenia mniejszych od 10 Cl).

o io w w »w |t<a|

Rys. 2.18.5

Poszukiwana charakterystyka Uwy= f(7l) pokazana na rysunku 2.18.5 uwzględnia konsekwencje zastosowania wstępnego obciążenia w postaci rezystora R_n:

-    w punkcie załamania charakterystyki (dla Rl = K)Q) prąd obciążenia użytkowego jest od If.2 mniejszy o prąd 5 mA wpływający do Ro\

-    dla Ri. <10 fi przy zmniejszającym się napięciu wyjściowym prąd 1q wpływający do wstępnego obciążenia zmniejsza się proporcjonalnie. Dla Rl = 0 prąd lo oczywiście osiąga wartość zerową, czyli cały prąd If.2 o wartości 505 mA płynie przez zwarty z masą zacisk wyjściowy'.

Ad 2. W temperaturze T - 340 K parametry zależne od temperatury uzyskują wartości:

U_BE‘ = U_D' = 600 mV- 2.5 (mV / K) • 40 K = 500 mV.

/V = 100 + 40% ■ 100 = 140. oraz U ot = 5,60 V - 0,5 (mV / K) • 40 K = 5,58 V,

Podstawiając te wartości do zależności (2.18.1) - (2.18.3) mamy kolejno:

(2.18.1')

4.17mA

_20,5V-0,5V R_k    \20Cl

U'wr =U_m -U_tri = 5,58V-0,5 V =5.08V    (2.18.2’)

/«« = (P‘z + !)/««„ = (140+1) -4,17 mA = 583mA    (2.18.3')

Charakterystyka U •wy* = r Ol) ma przebieg podobny do pokazanego na rysunku 2.18.5 z tym. że:

-    w zakresie stabilizacji napięcie na wyjściu stabilizatora ma wartość 5,08 V;

-    prąd zwarcia wynosi 583 mA;

w punkcie załamania charakterystyki prąd obciążenia użytkowego jest od prądu la mat mniejszy o 5.08 mA wpływające do Rn , czyli wynosi ok. 578 mA, a to odpowiada podłączeniu Ri. = ok. 8,8 ii.

Współczynnik temperaturowy zmian napięcia wyjściowego wynosi 80 mV / 40 K = 2 mV / K, czyli jak należało się spodziewać na podstawie (2.18.2) jest równy różnicy €02 - Bbf. .

Ad 3. Zmniejszenie wartości napięcia zasilającego stabilizator powoduje zmniejszenie napięcia Ucei• Zakładając ostrożnie, że napięcie Ucf.i nie powinno spaść poniżej Uce, = I V. oraz wiedząc że Iei ' Re = Ud mamy:

U_WK*U_DZ+U_ce,+U_n    (2.18.4)

co dla temperatury To daje warunek: U_WF >5,6 V + 1.0V+0,6V =7.2 V. a dla temperatury' T nieco łagodniejszy warunek U_w£ > 5,58 V +1,0'V + 0.5V =7.08V. Od spełnienia pierwszego z tych warunków' zależy poprawna praca stabilizatora w całym zakresie temperatur.

Zadanie 2.19

W układzie tranzystorowego źródła prądowego jak na

rysunku 2.19.I należ)-:

1.    obliczyć wartość bezwzględnego (A1_L/AT) i względnego (A1l/(1l'AT)] temperaturowego współczynnika zmian prądu wyjściowego źródła dla zmian temperatury otoczenia w zakresie od To = 300 K do T = 310 K;

2.    wyznaczyć wartość temperaturowego współczynnika napięcia przebicia diody Zenera £/>z. przy którym w podanym zakresie temperatur następuje pełna kompensacja zmian prądu źródła.

Zakładamy, że:

-    złącze baza-emiter każdego z tranzystorów' znajdującego się w' stanie aktywnym można w temperaturze To zastąpić spadkiem napięcia |f/g£l = 0,6 V niezależnym od wartości prądu bazy. a w zakresie temperatur do T współczynnik zmian tego napięcia wynosi £bf. = - 2,5 mV / K;

-    prądy zerowe Icbo obydwu tranzystorów są jest bardzo małe, możliwe do pominięcia w całym zakresie temperatur od To do T‘\

-    stałoprądowy współczynnik wzmocnienia prądowego /3/ tranzystora Tl (npn) jest w temperaturze T_n równy f}/= 100 i rośnie o 1 % tej wartości na każdy stopień przyrostu temperatury;

-    stałoprądowy współczynnik w'zmocnienia prądowego tranzystora T2 (pnp) jest w temperaturze To równy /& = 49 i rośnie o 1 % tej wartości na każdy stopień przyrostu temperatur)';

-    dioda Zenera ma w temperaturze To napięcie przebicia Up?.= 3,3 V, a w zakresie temperatur do T współczynnik zmian tego napięcia wynosi edz = - 1 mV/K. Rezystancja dynamiczna roz w całym obszarze przebicia może być uważana za równą zeru.

Rozwiązanie

Ad 1. Zgodnie z oznaczeniami na rysunku 2.19.1 dla obwodu zamykającego się przez pracującą w obszarze przebicia diodę Zenera. spolaryzowane w kierunku przewodzenia złącza baza-emiter obydwu tranzystorów i rezystor Rj możemy napisać:

+ U _D2 = U_u, + 7_t2 • R_i, a zatem

_ U Rn +V'>2 -Vc*2 _ 0,6V +3,3V-O_t6V

330 n

= IOmA

(2.19.1)

Prądy bazy i kolektora tranzystora T2 są równe odpowiednio:

l_B2 = 4^- =    = 0.2 mA    (2.19.2)

**    & + I 49 + 1

I_C2 =I_L =    •/„ = 49 • 0,2 mA = 9,8 m A    (2.19.3)

Tak więc układ jest źródłem prądu 9,8 mA, oczywiście pod warunkiem że rezystancja obciążenia Ri nie jest zbyt duża i tranzystor T2 znajduje się w stanie aktywnym.