Материал: Аналоговые электронные элементы (96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Е.В. Бурый, А.В. Ситников
АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н. Э. Баумана в качестве учебного пособия
Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2009
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 621.38 ББК 32.85 Б91
Рецензенты: С. А. Миленина, И.К. Сергеев
Бурый Е. В.
Б91 Аналоговые электронные элементы : учеб. пособие / Е. В. Бурый, А. В. Ситников. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. – 26, [2] с. : ил.
Изложены методы расчета электрических схем, содержащих аналоговые электронные элементы (диоды, транзисторы, операционные усилители). Приведены примеры решения задач графическим, графоаналитическим и аналитическим методами.
Для подготовки студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана к практическим занятиям и рубежным контролям.
УДК 621.38 ББК 32.85
c МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Каждый новый этап развития техники вызывает более глубокое интегрирование инструментальной базы. В электронике стали анахронизмом устройства, собранные из отдельных элементов (диодов, транзисторов). Их сменили большие интегральные схемы (БИС), процессоры, операционные усилители, логические матрицы. Это объективный ход развития науки и производства, главным недостатком которого является то, что каждое новое поколение инженеров сильнее зависит от сложных технических средств, не вникая в конструкцию и структуру последних. Базой для изучения основ электроники является курс электротехники. Именно на электротехнику сделан упор при рассмотрении методов расчета схем, содержащих такие элементы, как диоды, транзисторы, операционные усилители, т. е. аналоговые элементы.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. ДИОДНЫЕ СХЕМЫ
Диод — полупроводниковый прибор, содержащий, как правило, один p—n-переход и имеющий два вывода — анод и катод. Зависимость протекающего через диод тока от приложенного напряжения (рис. 1), называемая вольт-амперной характеристикой (ВАХ), является нелинейной.
Рис. 1
Для выпрямительных диодов регламентируются следующие параметры:
—средний прямой ток в рабочем диапазоне температур;
—среднее прямое напряжение — напряжение на выводах диода при протекании через него среднего прямого тока;
—средний обратный ток — ток, протекающий через диод при приложении к его выводам максимально допустимого напряжения обратной полярности;
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
—импульсное обратное напряжение, приложение которого к выводам диода не приводит к возникновению электрического и последующего теплового пробоя p—n-перехода;
—максимальная частота выпрямляемого напряжения, при которой не наблюдается существенных изменений характеристик диода.
Наклон прямой ветви ВАХ характеризует значение прямого дифференциального сопротивления
dU
rдиф.пр = dt ,
а наклон обратной ветви ВАХ — значение обратного дифференциального сопротивления
dU
rдиф.обр = dt .
Рассмотрим методы расчета схем, содержащих диоды.
Графический метод (метод построения нагрузочной характеристики)
Метод заключается в построении на ВАХ нелинейного элемента (НЭ) прямой, проходящей через две характерные точки, соответствующие режимам короткого замыкания (нулевое сопротивление НЭ) и холостого хода (бесконечно большое сопротивление НЭ). Пересечение нагрузочной характеристики и ВАХ НЭ позволяет определить ток, протекающий через НЭ, и напряжение на нем.
Задача 1
Дано: для схемы (рис. 2) Uвх = 5 В; Rн = 100 Ом; ВАХ диода приведена на рис. 3 (кривая 1).
Определить: UV D, i, UR.
Решение. Составим уравнение по второму закону Кирхгофа: UV D + UR = Uвх или UV D + iRн = Uвх, следовательно,
i = (Uвх − UV D)/Rн = iV D.
Для построения нагрузочной характеристики зададим UV D =
= 0, тогда iV D = Uвх/Rн = 5/100 = 0,05 А = 50 мА, а при iV D = 0 UV D = Uвх = 5 В.
5