Задача 1
1. Виберіть діод, що виконує задану функцію. При виборі діода врахуйте додаткову умову вибору.
2. Розшифруйте маркування обраного діода.
3. Перекреслити його характеристику та визначте за нею задані параметри; вкажіть їх фізичний зміст.
4. Накресліть схему включення діода і коротко опишіть принцип її роботи.
Дані завдання: Діод для стабілізації напруги. Додаткова умова: максимальна величина U c т
Визначити: необхідний тип приладу, розшифрувати маркування, за характеристикою визначити U c т, R ст. Вказати їх фізичний зміст, накреслити схему включення і описати принцип роботи.
Рішення:
п. 1. Тип стабілітрона, що задовольняє умові максимальної величини U c т визначаємо за таблицею 14.
Із запропонованих в таблиці стабілітронів умові завдання відповідає стабілітрон типу КС530А, U ст. тип = 30В.
п. 2. Розшифровка позначення стабілітрона:
К - кремній (вихідний напівпровідник);
С - стабілітрон;
5 - потужність до 5 Вт;
30 - напруга стабілізації;
А - різновид діодів даної серії.
п. 3. Визначити по ВАХ параметри стабілітрона.
З додатку 1.3 вибираємо графік вольтамперной характеристики для стабілітрона КС530А
На вольтамперной характеристиці стабілітрона показується залежність напруги на стабілітроні від протікає через нього струму.
З графіка видно, що на ділянці зміни струму стабілітрона від 5 мА до 10 мА при напрузі близько 30В вольтамперная характеристика майже прямолінійна, що відповідає завданню стабілітрона - утримувати стабільну напругу при зміні струму, що протікає через стабілітрон. Отже, номінальний струм стабілітрона визначиться з графіка 7 ма (середній струм для ділянки від 5 до 10 мА).
Визначимо значення R диф для стабілітрона працює при номінальному струмі I стаб.ном = 7мА і напрузі U стаб = 30В.
За графіком ВАХ беремо зміна струму стабілітрона від I стаб.1 = 5мА до I стаб 2 = 10мА знаходимо:
Δ I стаб. = I стаб 2 ─ I стаб.1 = 10мА ─ 5мА = 5мА
Визначимо за графіком відповідні зміни напруги при 5мА напруга U стаб1 = 30В, а при 10 мА напруга U стаб2 = U стаб2 = 30,1 В; знаходимо:
Δ U стаб = U стаб2 ─ U стаб1 = U стаб2 = 30,1 В ─ 30 В = 0.1 В
За формулою знайдемо значення
[Ом]
п. 4. Схема включення стабілітрона.
R огр
─
VD
U вх R H
+
Обмежувальний резистор R огр обмежує струм у схемі, який не повинен перевищувати I ст max. Навантаження R н включена паралельно стабілітрону. Тому напруга на ній відповідає напрузі стабілітрона.
При збільшенні напруги на вході схеми, струм через стабілітрон зростає, що призводить до збільшення падіння напруги на обмежувальному резисторі. Приріст напруга на ньому одно приросту напруги на вході схеми, так що напруга на навантаженні змінюється незначно.
Задача 2
1. Накресліть схему включення польового транзистора із загальним витоком (ОІ) у динамічному режимі. Тип польового транзистора вказаний в таблиці № 5. Поясніть полярність джерел зсуву.
2. Наведіть стоковий і стічних-затворну характеристики, що відповідають заданому типу транзистора. На характеристиках вкажіть знак (полярність) напруги на стоці U сі і на затворі U зи.
3. Наведіть статичні параметри польового транзистора, поясніть фізичний зміст цих параметрів; приведіть і поясніть формули їх розрахунку. На стічних характеристиках поясніть принцип графічного розрахунку S і R i.
Дані завдання: польовий транзистор з вбудованим каналом n-типу. Режим збідніння.
Накреслити: схему включення польового транзистора із загальним витоком з поясненням полярності джерел зсуву, стічну і стічних-затворну характеристики; пояснити фізичний зміст статичних параметрів польового транзистора і формули їх розрахунку.
Рішення:
п. 1 Схема включення польового транзистора із загальним витоком:
VT З
З
─ І +
Е з R н Е з
+
ІС ─
На схемі: VT - польовий транзистор; R н - навантаження; ІС - джерело сигналу; Е з - джерело живлення затвора; Е с - джерело живлення стоку.
Транзистор з вбудованим каналом n-типу: щоб основні носії заряду (електрони) рухалися до стоку, до нього слід підключити позитивний полюс джерела Е с. За умовами задачі транзистор необхідно включити в режимі збіднення, для цього до затвору підключається ─ Е з.
При U ЗИ = 0, струм витоку відмінний від нуля, при зменшенні напруги затвор-витік менше нульових значень, транзистор переходить в режим збіднення, причому, чим менше напруга, тим менше струм витоку транзистора. На графіку показані залежності I C Т від напруги U СІ при чотирьох фіксованих значеннях U ЗІ. За умовою задачі розглядається транзистор в режимі збіднення, отже, на затвор транзистора подано «─» джерела живлення затвора (дивись схему включення транзистора).
Стоко-затворна характеристика ПТ з вбудованим каналом n-типу, режим збідніння, цитую:
За графіком стоко-затворної характеристики видно, що при напрузі U ЗИ = 0, струм стоку транзистора відмінний від нуля. При переході напруги в мінусові значення струм стоку зменшується.
Параметри польового транзистора:
Крутизна показує керуюча дія затвора, тобто ступінь впливу на стоковий струм, напруги на затворі.
при U СІ = const, [мА / В]. На графіку стокової характеристики відображені графічні показники розрахунку крутизни. Сенс крутизни подивимося на прикладі. Нехай, S = 2 мА / В-це означає, що зміна напруги затвора на 1 В призведе до зміни струму стоку на 2 мА, при величині U СІ.
Внутрішній опір R i - характеризує ступінь впливу на стоковий струм вихідного напруги.
при U ЗИ = const, [кОм]
Статичний коефіцієнт підсилення - порівнює обидва напруги U СІ і U ЗИ за їх впливом на стоковий струм I СТ.
при I СТ = const розмірність - відносні одиниці.
Аналітичний розрахунок : Знаючи крутизну і внутрішній опір транзистора можна визначити статичний коефіцієнт посилення ПТ
Задача 3
1. Вкажіть переваги і недоліки пристроїв оптоелектроніки.
2. Наведіть повну технічну характеристику заданого елемента оптоелектроніки: визначення, УДО, принцип дії, характеристики, параметри, схему включення, область застосування, розшифровку маркування.
3. Наведіть УДО заданого оптрона і вкажіть область застосування, розшифруйте маркування.
Дані завдання: Ф D-Г3-002 (діодний режим), тип оптрона АОТ - 110А.
Рішення:
п1. Переваги та недоліки пристроїв оптоелектроніки
Оптоелектроніка - об'єднує теорію і практичні розробки в області передачі, обробки та зберігання інформації в яких використовуються електричні та оптичні засоби і методи. У оптоелектронних приладах світловий промінь виконує ті ж функції, що і електричний сигнал в електричних ланцюгах. Оптоелектронні прилади забезпечують генерування оптичного променя, його передачу і прийом.
До оптоелектронним приладів відносяться напівпровідникові прилади та інтегральні схеми. Функції оптоелектронних пристроїв: перетворення оптичних сигналів в електричні і навпаки.
Переваги пристроїв оптоелектроніки:
Практично повна гальванічна розв'язка між вхідними і вихідними колами.
Можливість узгодження електричних ланцюгів з різними вхідними і вихідними опорами.
Відсутність зворотного впливу приймача на джерело сигналу.
Дуже широка смуга пропускання (до 10 15 Гц).
Висока перешкодозахищеність.
Недоліки пристроїв оптоелектроніки:
Тимчасова та температурна нестабільність характеристик.
Велика споживана потужність.
Складність виготовлення обробних сигнал пристроїв.
Менші функціональні можливості в порівнянні з ІВ.
Жорсткі вимоги до технології виготовлення.
п2. Ф D-Г3-002 (діодний режим) - фотодіодів називається напівпровідниковий прилад, який використовує односторонню провідність p - n переходу, при висвітленні якого з'являється ЕРС (гальванічний режим) або за наявності харчування змінюється величина зворотного струму (діодний режим).
УДО даного фотодіода: Для виготовлення фотодіодів використовують германій, кремній, селен, сірчистий талій, сірчисте срібло.
Принцип роботи фотодиода в діодному режимі:
У діодному режимі роботи до фотодіода підключається джерело струму в зворотному напрямку. При зміні R Н інтенсивності освітленості фотодіода змінюється генерація ННЗ (неосновні носії заряду) утворюють зворотний струм фотодіода, тобто величина струму в ланцюгу: при збільшенні освітленості Ф I ОБР зростає, при + Е - зменшенні Ф - I ОБР зменшується.
Основними характеристиками фотодиода в діодному режимі є вольтамперная і світлова характеристики.
Фотодіод має темнової струм - струм фотодіода обумовлений дрейфом носіїв заряду при відсутності освітлення. З графіка також видно, що для кожної величини світлового потоку Ф є певна величина фотоструму.
Світлова характеристика показує залежність струму протікає через діод від величини (потужності) світлового потоку при певних напругах на фотодіоді.
Фотодіоди використовуються в системах контролю та вимірювання геометричних тіл, визначення швидкості руху, керування різними механізмами, в системах світлової сигналізації і захисту.
Розшифровка маркування фотодіода: Ф D - фотодіод; ГЗ - германій, легований золотом (матеріал); 002 - номер розробки.
Оптрони. У задачі наведено для розгляду оптрон АОТ-110А.
Розшифровка маркування оптрона: А - з'єднання галію; О - оптопара; Т - транзистор; 110 - номер приладу (розробки); А - параметрична група або різновид.
Умовно графічне позначення даного оптрона: I ВХ I ВИХІД
Транзисторна оптопара даного типу зазвичай як випромінювача має арсенід-галієвих світлодіод, а приймача випромінювання - біполярний фототранзистор типу n - p - n.
Оптопари цього типу працюють головним чином у ключовому режимі і застосовуються в комутаторних схемах, пристроях зв'язку різних датчиків з вимірювальними блоками, в якості реле.
Задача 4
1. Перелічіть електронні прилади, службовці для відображення інформації.
2. Поясніть принцип дії і пристрій заданого індикаторного приладу, поясніть маркування.
Дані завдання: ЕПТ з електростатичним керуванням.
Рішення:
п1. Індикаторні прилади призначені для відображення інформації, тобто такі пристрої перетворять електричні сигнали в видиму для людини інформації.
Електронними приладами, призначеними для відображення інформації є:
Електронно-променеві трубки (ЕПТ);
Знакові газорозрядні індикатори;
Вакуумні розжарюваний індикатори;
Напівпровідникові індикатори;
Рідкокристалічні індикатори (РКІ).
п. 2 Електронно-променева трубка з електростатичним керуванням.
ЕПТ - прилад, дія якого заснована на формуванні та управлінні електронним потоком. Свічення екрану в електронно-променевої трубки викликано бомбардуванням поверхні екрану електронним пучком. Для виявлення впливу електронного пучка на екран, його робоча поверхня покривається спеціальним люмінесцентним шаром.
ЕПТ класифікуються за призначенням і способом управління електронним пучком. За призначенням ЕПТ бувають: приймальні, передавальні, що запам'ятовують. В якості індикаторних приладів використовують індикаторні приймальні трубки.
За способом керування електронним пучком ЕПТ поділяються на трубки з електростатичним і магнітним керуванням. ЕПТ з магнітним керуванням використовуються в дисплеях, моніторах, телевізійних приймачах. ЕПТ з електростатичним керуванням використовують в електронних осцилографах.
Розглянемо принцип роботи ЕПТ з електростатичним керуванням електронним пучком. У балоні ЕПТ створений високий вакуум.
М Всередині балона розташована система електродів, П У П Х дозволяє отримати дуже тонкий і довгий пучок електронів. Підігрівач П - підігріває П К Е катод до температури оптимальної для випромінювання електронів. К - катод випромінювач електронів, необхідних для формування А 1 А 2 електронного потоку. М - модулятор, керуючий електрод, призначений для управління щільністю електронного променя (яскравістю світіння). А 1 - фокусуючий електрод для створення прискорюючого поля.
А 2 - прискорює електрод для прискорення електронного потоку. Сукупність електродів: катод, модулятор, що фокусує електрод, який прискорює електрод - утворюють електронний прожектор (гармату) для формування електронного променя.
П У - пластини вертикального відхилення променя (відхилення ігрек У), на них подається досліджуваний сигнал.
П Х - пластини горизонтального відхилення променя (відхилення ікс Х), на них подається пилкоподібну напруга (напруга розгортки).
U М - негативне щодо катода напруга - (10 - 90) В.
U А1 - позитивне + (50-800) У щодо катода.
U А2 - позитивне + (0.5-25) кВ відносно катода.
Екран - дно конічної частини трубки покрите люмінофором.
Основний параметр ЕПТ - чутливість (S), яка показує, на яку величину зміститься точка на екрані при зміні відхиляє напруги на 1 В. [Мм / В], де h - величина відхилення точки на екрані мм;
U - амплітуда відхиляє напруги, В.
l 1 - відстань від пластин до екрана у мм;
l 2 - довжина пластин, мм
d - відстань між пластинами, мм;
U А2 - напруга другого анода, В.
S = (0.2-0.8), мм / У
Маркування ЕПТ:
Перший елемент - цифра, округлена величина діаметра або діагоналі екрану в см;
Другий елемент: поєднання літер, тип трубки ЛВ - осциллографическая або індикаторний,
ЛК - кінескоп.
Третій елемент - цифра - порядковий номер приладу.
Четвертий елемент - буква - тип екрану і колір його світіння: А - синій; Б, В-білий; Г - фіолетовий; Д, М - блакитний; Е, С - оранжевий; І - зелений; К - рожевий.
Література
Електронна техніка. Програма, методичні вказівки. М, 2003
Електронні прилади і підсилювачі. Програма, методичні вказівки ... М, 1995
І.П. Жеребцов Основи електроніки. ... Льон-д, 1989