Элетрическое измерение физических величин

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова   (филиал) Федерального государственного автономного образовательного учреждения  высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

 

 

Кафедра АиПЭ

 

 

 

 

 

Домашнее задание по электронике №1

Вариант №7

 

 

 

 

                                                  

                                                                 Выполнила: Зубкова Надежда

                                                   Студентка группы: СТС-09-1д

                                           Проверил: Сотников В.В.

 

 

 

 

Старый Оскол 2012г.

Задача №1

Выпрямитель состоит из трансформатора и диодного блока вентилей, подключенных к его вторичной обмотке. Нагрузка имеет активный (резистивный) характер. Начертить схему выпрямителя и выбрать подходящие по параметрам диоды.

Дано: Uн0 = 24В Iн0 =  6,3 А

IVD0 -?            Uoбр max -?

Решение:

 

В этой схеме  вторичная обмотка трансформатора VT, диод VD и нагрузка R_н включаются последовательно. Под действием вторичного напряжения u ток в цепи нагрузки протекает только в течение тех полупериодов, когда к диоду VD приложено прямое напряжение. При указанном на схеме условном положительном направлении напряжения u ток в цепи будет протекать только в положительные полупериоды. В отрицательные полупериоды ток в цепи близок к нулю.

В схеме  однофазного однополупериодного выпрямителя  среднее значение тока диода VD соответствует току нагрузки, так как они соединены последовательно.

 

                                                      I_VD0=I_нo= 6,3 А

          Так как обратное сопротивление  диода несоизмеримо больше сопротивления  нагрузки R_н, максимальное обратное напряжение на диоде достигает амплитудного значения напряжения U_m на вторичной обмотке:

 

U_oбр max=U_m=pU_нo= 3,14 * 24= 78,5 В

Однополупериодная схема весьма проста, однако обладает серьезными недостатками: по вторичной  обмотке трансформатора протекает  выпрямленный ток, вызывающий дополнительное намагничивание сердечника, велики пульсации выпрямленного напряжения. В связи с эти подобные схемы применяются достаточно редко для питания неответственных потребителей, не требующих качественного выпрямленного напряжения.

Ответ: I_VD0= 6,3 А;U_oбр max = 78,5 В. Диод 2Д201Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2

          Параметрический  стабилизатор напряжения питает  нагрузку R_н. Входное напряжение стабилизатора равно U_вх с пределами отклонения ±10%. Пределы изменения тока нагрузки 0…I_н max.

Подобрать тип стабилитрона и рассчитать сопротивление  балластного резистора R_б для схемы стабилизатора.

Дано: Uвх       = 11 В Uн           = 7,5   В Iн max    = 4 А

Rб

Решение:

Схема параметрического стабилизатора  напряжения (а)  
и вольт-амперная характеристика стабилитрона (б) 

 
          A. Выбор стабилитрона.

Стабилитрон выбирается по напряжению стабилизации и максимальному току.

Напряжение  стабилизации стабилитрона должно быть равно напряжению нагрузки:

 

U_ст=U_н.

U_ст=7,5 В

Стабилитрон КС175А

I_{ст max}= 18 мА

I_{ст min}= 3 мА

I_{расч max}=I_ст min+I_{н max}= 3+4=7 мА

Б. Выбор балластного резистора.

Выбор балластного резистора  производится по сопротивлению и  мощности потерь, выделяемой на нем  при протекании тока.

Б1). Расчет сопротивления  балластного резистора.

U_{вх min}=0,9U_вх= 0,9 * 11=9,9 В

I_б=I_{расч max}= 7 мА

R_б=(U_{вх min}-U_ст)/I_{расч max}=(9,9-7,5)/7= 342,86 Ом

По таблице: R_б=330 Ом

I_{расч max}=(1,1U_вх-U_ст)/R_б= (1,1*11- 7,5)/330=0,014 А= 14 мА

         Б2). Расчет мощности балластного резистора

= 49*330= 0,016 Вт

.

 

 

 

 

 

Задача №3

На фотодиод VD, включенный в схему усилителя на транзисторе VT, падает световой поток F, в результате чего показание вольтметра изменилось на DU. Рассчитать световой поток F.

Дано: SI=4,4 мА/лм   DU=500 мВ   h21э = 65   Rк=11 кОм

F

Решение:

 
Изменение тока коллектора:

DI_к=DU/R_к=0,5/11000=0.00005 А

Изменение тока фотодиода

DI_д=DI_к/h_21э=0,00005/65=0,77*10^-6

Световой поток:

F=DI_д/S_I= 0,77/4,4=0,00017

Ответ: 0,00017

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №4

В усилительном каскаде на транзисторе VT рассчитать напряжение смещения, постоянную и переменную составляющие выходного напряжения u_вых, а также коэффициент усиления при отсутствии нагрузки. Построить временную диаграмму выходного напряжения.

Усилительный каскад не имеет  связи по постоянному току с источником входного сигнала.

Дано: Uпит=15 В Uвх=210 мВ h21э =65 R1=75 кОм R2=6,2кОм R3=15кОм R4=1,3кОм

Решение:

 
1. Расчет напряжения смещения  производится приближенно. Так  как по условию усилительный  каскад не имеет связи по  постоянному току с источником входного сигнала и обычно R₂<<R_вх, то постоянные составляющие токов I₁ и I₂ в резисторах R₁ и R₂ будут приближенно равны (I₁»I₂) и эти резисторы можно рассматривать как делитель напряжения источника питания. Напряжение смещения U_см=R₂I₂, где I₂»U_пит/(R₁+R₂).

U_см=6200* 15/(75000+6200)=1,14 В

2.Коэффициент усиления 

k_U »u_вых/u_вх»R₃/R₄=15000/1300=11,54

3. u_вых»k_U u_вх=11,54*210=2,42 В

U_вых0»U_пит-k_UU_см=15-11,54*1,14=1,85В