Zadania kontrolne nr 1 z przedmiotu :

Układy elektroniczne I – Projekt

1. Dla podanego poniżej układu należy obliczyć : I

1

/E

g

, I

2

/I

1

, U

2

/E

g

2. Przekształcić niżej podane układy stosując twierdzenia Thevenina i Nortona

E

g

1 k

20 k

1 k

450

k

100 k

5 k

U

2

I

2

I

1

100 I

1

+

E

g

R

1

R

2

R

3

+

A

B

R

1

I

g

R

2

A

B

R

3

3. Obliczyć transmitancję K(s) = U(s)/E(s) dla poniższego układu

E

g

R

1

R

2

R

3

+

C

U

4.Wyznaczyć graficznie punkt pracy tranzystora ,wykorzystując typowe charakterystyki
wejściowe i wyjściowe tranzystora bipolarnego, układu zasilania tranzystora z dwu
baterii.

5.Narysować rodzinę charakterystyk wyjściowych i charakterystykę przejściową
tranzystora IGFET typu wzbogacanego z kanałem typu n.

Wrocław, 01 października 2004 r.

Zadania kontrolne nr 1 z przedmiotu :

Układy elektroniczne I – Projekt

Rozwiązania

1. Dla podanego poniżej układu należy obliczyć : I

1

/E

g

, I

2

/I

1

, U

2

/E

g

Obliczenia przybliżone:

R

4

,R

5

>>R

6

. Mamy zatem:

I

2

≅ - 100 I

1

I

2

/I

1

≅ - 100

R

2

>>R

3

. Mamy zatem

I

1

≅ E

g

/(R

1

+R

3

)

I

1

/E

g

≅ 1/(R

1

+R

3

) = 0,5 10

-3

I

2

/E

g

= I

2

/I

1

x I

1

/E

g

≅ -100 x 0,5 10

-3

= - 50 10

-3

U

2

/E

g

= R

6

x I

2

/E

g

≅ 5 10

3

x (-50 10

-3

) = - 250

Obliczenia dokładne

a) Wzory ogólne

I

2

=U

2

/R

6

;

U

2

= - 100I

1/

(G

4

+G

5

+G

6

);

I

2

=-100I

1

/[R

6

(G

4

+G

5

+G

6

)];

I

2

/I

1

= -100/(1+R

6

/R

4

+R

6

/R

5

)= -100/(1+1/90+1/20) = -94,24

3

1

3

1

3

3

1

)

1

(

R

G

R

E

R

R

R

R

E

R

U

I

w

g

w

w

g

R

+

=

+

=

=

G

w

=G

2

+G

3

;

I

1

/E

g

=1/[R

3

+R

1

(1+G

2

R

3

)]=1/[10

3

+10

3

(1+10

3

x5 10

-5

)]=0,4878 x 10

-3

E

g

R

1

= 1 k

R

2

= 20 k

R

3

= 1 k

R

4

= 450 k

R

5

= 100 k

R

6

= 5 k

U

2

100 I

1

+

I

2

I

1

I

2

/E

g

=I

2

/I

1

x I

1

/E

g

=-94,24 x 0,4878x10

-3

= - 45,97 x10

-3

U

2

/E

g

=R

6

I

2

/E

g

= 5x10

3

x (-45,97 x 10

-3

)= -229,85

Stosując twierdzenie Thevenina otrzymujemy układ

I

1

= E

g zas

/(R

3

+ R

g zas

) = E

g

R

2

/(R

1

+R

2

) (R

3

+ R

g zas

)

I

1

/E

g

= R

2

/[R

3

(R

1

+R

2

) + R

1

R

2

] = 1/[R

1

+ R

3

(1+R

1

G

2

)] = 1/[1 + 1(1,05)] x 10

3

= 0,487 x 10

-3

E

g zas

=

E

g

R

2

/(R

1

+R

2

)

R

3

= 1 k

R

4

= 450 k

R

5

= 100 k

R

6

= 5 k

U

2

100 I

1

+

I

2

I

1

R

g zas

= R

1

R

2

/(R

1

+R

2

)

2. Przekształcić niżej podane układy stosując twierdzenia Thevenina i Nortona

Twierdzenie Thevenina

Twierdzenie Nortona

R

w

=1(G

1

+G

2

+G

3

)

G

w

= 1/(R

1

+R

2

+R

3

)

E

w

= R

z

/(R

1

+R

z

)E

g

I

w

= I

g

/G

3

+G

z

) R

3

R

z

=1/(G

2

+G

3

)

G

z

=1/(R

1

+R

2

)

Mamy zatem

Mamy zatem

E

w

= 1/(G

2

+G

3

)(R

1

+1/G

2

+G

3

) x E

g

=

I

w

=1/(1+G

z

R

3

) x I

g

=

= 1/[1+ R

1

(G

2

+G

3

)] x E

g

= 1/[1+R

3

/(R

1

+R

2

)] x I

g

E

g

R

1

R

2

R

3

+

A

B

R

1

I

g

R

2

A

B

R

3

Rozwiązanie za pomocą twierdzenia Thevenina

R

z

= 1/G

z

= 1/(G

1

+G

2

)

E

z

= R

2

/(R

1

+R

2

) E

g

U=E

z

R

3

/ (R

z

+R

3

+1/sC)

U/E

z

= R

3

sC/[1 + (R

3

+Rz)sC]

3. Obliczyć transmitancję K(s) = U(s)/E(s) dla poniższego układu

E

R

1

R

2

R

3

+

C

U

E

z

R

z

R

3

+

C

U

)]

1

(

[

1

)

1

(

)

1

(

1

1

)

)

1

(

1

)(

1

(

)

(

1

1

)

(

1

1

1

1

1

1

1

1

)

1

(

)

(

1

2

3

1

2

1

1

2

3

1

3

1

2

3

1

2

1

1

1

2

1

3

1

2

1

3

2

1

3

2

1

1

2

1

3

3

2

1

3

1

2

1

3

2

1

3

3

1

3

3

3

3

1

1

2

1

2

3

R

G

R

R

C

G

R

s

s

R

G

R

R

R

R

G

R

R

G

R

sC

sC

R

R

G

G

R

R

G

G

R

G

G

R

G

G

sC

sC

R

G

G

R

R

G

G

R

sC

sC

R

G

G

R

G

G

R

R

R

sC

sC

R

R

R

R

R

R

R

sC

R

R

sC

R

R

R

R

R

R

Eg

U

z

z

z

z

z

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

=

+

+

+

+

=

Zadania kontrolne nr 2 z przedmiotu :

Układy elektroniczne I – Projekt

1. W układzie pokazanym na rys.1 tranzystor pracuje w spoczynkowym punkcie pracy z
prądem kolektora I

CQ

= 1,13 mA, w temperaturze T

0

= 25

0

C. Parametry liniowego modelu

tranzystora w temperaturze T

0

wynoszą : U

BE

(T

0

) = 0,675 V, β(T

0

) = 300, a prąd zerowy złącza

baza-kolektor I

BC0

(150

0

C) ≤ 15

μA.

Obliczyć zmiany prądu kolektora odpowiadające zmianom temperatury :

a) od T

0

= 25

0

C do T

j

= 15

0

C,

b) od T

0

= 25

0

C do T

j

= 50

0

C

stosując liniowe przybliżenie zależności prądu kolektora od temperatury.

+
-

E

CC

R

C

R

2

U

CE

U

BE

I

B

R

E

R

1

I

C

Rys.1. Schemat ideowy układu zasilania tranzystora
(R

1

= 510 kΩ, R

2

= 82 kΩ, R

C

= 6,8 kΩ, R

E

= 1 kΩ, E

CC

= 15 V).

2. Określić wpływ rozrzutu współczynnika wzmocnienia prądowego β na zmiany punktu
pracy tranzystora układu z rys.1. Należy założyć zmiany β w granicach β

min

= 100, β

max

= 900.

Napięcie baza-emiter tranzystora w temperaturze 25

0

C wynosi U

BE

= 0,675 V. Wpływ prądu

zerowego złącza baza-kolektor pominąć.

3. Obliczyć łączny wpływ zmian temperatury od T

min

= 15

0

C do T

max

=50

0

C i rozrzutu β od

β

min

=100 do β

max

= 900 na punkt pracy tranzystora w układzie z rys. 1 (wartości β podano dla

temperatury T

o

= 25

0

C). Napięcie U

BE

w tej temperaturze wynosi U

BE

(T

o

) = 0,675 V. Wpływ

prądu zerowego złącza baza-kolektor pominąć.

4. Obliczyć elementy układu zasilania tranzystora MOSFET z kanałem n ze wzbogacaniem
(rys.2). Należy przyjąć, ze :

- spadek napięcia na rezystorze R

S

wynosi od 10 % do 30% napięcia zasilania E

DD,

- natężenie prądu w dzielniku polaryzującym bramkę tranzystora (rezystory R1 i R2) jest
bardzo małe (rzędu kilku mikroamperów).

Tranzystor ma pracować w następującym punkcie pracy : I

D

= 1 mA, U

DS

= 6 V, U

GS

= 2V.

Wartość rezystora R

D

jest zadana ze względu na wymagane wzmocnienie napięciowe i

wynosi 6,8 kΩ.

R

S

R

D

R

2

E

DD

R

1

Rys. 2 Schemat ideowy układu zasilania tranzystora MOSFET z kanałem ze wzbogacaniem

5. Obliczyć elementy układu zasilania tranzystora unipolarnego złączowego (JFET) z
kanałem n (rys.3).
Tranzystor ma pracować w następującym punkcie pracy : I

D

= 1 mA, U

DS

= 6 V, U

GS

= -2V.

Wartość rezystora R

D

jest zadana ze względu na wymagane wzmocnienie napięciowe i

wynosi 10 kΩ.

R

S

R

D

R

G

E

DD

R

S

R

D

R

G

E

DD

Rys. 3 Schemat ideowy układu zasilania tranzystora złączowego (JFET) z kanałem n.

Zadania kontrolne nr 2 z przedmiotu :

Układy elektroniczne I – Projekt

1. Wyznaczyć punkt pracy tranzystora pracującego w układzie pokazanym na rys.1 dla trzech
temperatur otoczenia : 15

0

C, 25

0

C i 50

0

C. W obliczeniach zastosować linearyzowany

modelem Ebersa-Molla, którego parametry w temperaturze T

0

= 25

0

C są dane : U

BE

(T

0

) =

0,675 V, β(T

0

) = 300. Prąd zerowy złącza baza-kolektor wynosi I

BC0

(150

0

C) ≤ 15

μA.

Przyjąć c= 2mV/1

0

C, γ = 5 x 10

-3

1/1

0

C, b = 14

0

C

+
-

E

CC

R

C

R

2

U

CE

U

BE

I

B

R

E

R

1

I

C

Rys.1. Schemat ideowy układu zasilania tranzystora
(R

1

= 510 kΩ, R

2

= 82 kΩ, R

C

= 6,8 kΩ, R

E

= 1 kΩ, E

CC

= 15 V).

2. Określić wpływ rozrzutu współczynnika wzmocnienia prądowego β na zmiany punktu
pracy tranzystora układu z rys.1. Należy założyć zmiany β w granicach β

min

= 100, β

max

= 900.

Napięcie baza-emiter tranzystora w temperaturze 25

0

C wynosi U

BE

= 0,675 V. Wpływ prądu

zerowego złącza baza-kolektor pominąć.

3. Obliczyć łączny wpływ zmian temperatury od T

min

= 15

0

C do T

max

=50

0

C i rozrzutu β od

β

min

=100 do β

max

= 900 na punkt pracy tranzystora w układzie z rys. 1 (wartości β podano dla

temperatury T

o

= 25

0

C). Napięcie U

BE

w tej temperaturze wynosi U

BE

(T

o

) = 0,675 V. Wpływ

prądu zerowego złącza baza-kolektor pominąć.

4. Obliczyć elementy układu zasilania tranzystora MOSFET typu wzbogacanego, kanał typu n
(rys.2). Należy przyjąć, ze:

- spadek napięcia na rezystorze R

S

wynosi od 10 % do 30% napięcia zasilania E

DD,

- natężenie prądu w dzielniku polaryzującym bramkę tranzystora (rezystory R1 i R2) jest
bardzo małe (rzędu kilku mikroamperów).

Tranzystor ma pracować w następującym punkcie pracy: I

D

= 1 mA, U

DS

= 6 V, U

GS

= 2V.

Wartość rezystora R

D

jest zadana ze względu na wymagane wzmocnienie napięciowe i wynosi

6,8 kΩ.

R

S

R

D

R

2

E

DD

R

1

Rys. 2 Schemat ideowy układu zasilania tranzystora MOSFET typu wzbogacanego,
kanał typu n.

5. Obliczyć elementy układu zasilania tranzystora unipolarnego złączowego (JFET) z
kanałem typu n (rys.3).
Tranzystor ma pracować w następującym punkcie pracy: I

D

= 1 mA, U

DS

= 6 V, U

GS

= -2V.

Wartość rezystora R

D

jest zadana ze względu na wymagane wzmocnienie napięciowe i

wynosi 10 kΩ.

R

S

R

D

R

G

E

DD

R

S

R

D

R

G

E

DD

Rys. 3 Schemat ideowy układu zasilania tranzystora złączowego (JFET) z kanałem typu n.

Wrocław, 18.10.2004 r.