Elektronikawzad28

W Ciąryńłlri nt.EKTRONIKA W ZADANIACH

Częit I: Ohlicrnnie punklńw pr*cy prr>T7ądów pólpnewo<lnikow)tJi

a SEM rówma AUwf. jest odpowiedzialna za składową zmienną napięcia wyjściowego, przy czym możemy napisać:

I V = 0,I V

(1.14.8)

co odpowiadałoby przyjęciu do analizy pokazanego na rysunku 1.14.9 schematu zastępczego dla składowej zmiennej, w którym dwie stałe SEM są zwarte.

Z ostatniej zależności (lub z ostatniego schematu zastępczego, rys. 1.14.9) można wyznaczyć współczynnik stabilizacji określony jako stosunek bezwzględnych zmian napięcia wyjściowego i wejściowego:

R

eo

Rys. 1.14.9

K    ₌ ^roz _    _q |

A U_WB r_m + R 10fl+90S2

(1.14.9)

Ad 2. Dla układu z obciążeniem możemy zastosować twierdzenie Thcvcnina dla wyciętej gałęzi obciążenia i obliczyć zastępczą SEM o wartości Uvm określonej jak powyżej oraz rezystancję wewnętrzną równą równoległemu połączeniu R i r_D/'-

(U 4.10)

Tak więc w zakresie stabilizacji zależność napięcie wyjściowego od prądu obciążenia wyraża następujący wzór:

(1.14.11)

Uzyskane wyniki potwierdzają poprzednie obliczenia i wyjątkowo jasno uwidoczniają

wpływ wartości na uzyskiwane parametry stabilizatora. Dla r₀z = 0 mamy na podstawie zależności (1.4.10) i (1.4.11):

K=0 i R_wy = 0,

czyli układ jest idealnym stabilizatorem napięcia, w pewnym zakresie całkowicie niezależnym od wahań napięcia wejściowego i zmian rezystancji obciążenia.

Zadanie 1.15

Rys. 1.15.1

W układzie tranzystorowego stabilizatora

napięcia jak na rysunku 1.15.1 należy:

1.    narysować charakterystykę obciążenia stabilizatora Uwr = f (li.) dla rezystancji obciążenia R_L zmieniającej się od co do 0;

2.    dobrać elementy układu pod względem maksymalnej wartości rozpraszanej mocy;

3.    przeanalizować wpływ zmian napięcia zasilającego na obciążalność stabilizatora.

Rys. 1.15.2

Zakładamy, że:

-    prąd kolektora tranzystora łc w stanic aktywnym nie zależy od

wartości napięcia Ucz, a granica stanu nasycenia tranzystora odpowiada napięciu Ucz, = 2,0 V;    _

-    złącze baza-cmitcr tranzystora znajdującego się w stanie aktywnym można zastąpić spadkiem napięcia Ubf.= 0.6 V niezależnym od wartości prądu bazy;

Rys. 1.15.3

-    prądy zerowy Iceo tranzystora jest bardzo mały, możliwy do pominięcia;

-    stałoprądowy współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora fi = 49;

-    rezystancja dynamiczna diody Zenera r_Dz w obszarze przebicia może być uważana za równą zeru dla prądu diody przekraczającego wartość 2 mA. Spadek napięcia na diodzie wynosi wtedy 5,6 V i nie zależy od prądu diody. W zakresie prądów mniejszych od 2 mA napięcie na diodzie spada i przy prądzie równym zeru osiąga 5,4 V.

Rozwiązanie

Ad 1. Przy braku obciążenia, tzn. dla Ri. = <a prąd bazy

tranzystora nie płynie, a więc cały prąd l_R płynący przez rezystor R przepływa także przez diodę Zenera. Przy oznaczeniach jak na rysunku mamy:

_ 10-5,6 V

200 n

= 22 mA

R

Prąd ten jest większy od 2 mA, a zatem powyżej słusznie przyjęto r₀z = 0. Potencjał bazy tranzystora wynosi 5,6 V, a „wiszący w powietrzu” emiter tranzystora ma potencjał nieokreślony. Tranzystor jest podłączony do układu tylko jako spolaryzowane zaporowo złącze kolektor - baza, którego prąd wsteczny jest możliwy do pominięcia.

Jeśli teraz podłączymy jakiekolwiek obciążenie Rl, popłynie prąd emitera tranzystora If. i odpowiadający mu prąd bazy Ib, na spolaryzowanym w kierunku przewodzenia złączu baza-emiter pojawi się napięcie U be = 0,6 V i napięcie na wyjściu układu