METODINĖS NUORODOS KONTROLINIAM DARBUI
Reikalavimai kontroliniam darbui
Modulio „ Elektronikos pagrindai“ kontrolinį darbą sudaro 3 užduotys, kurių kiekviena užduotis turi 10 variantų. Užduoties variantas skiriamas pagal studento pažymėjimo numerio paskutinį skaitmenį.
Prieš atliekant kontrolinį darbą studentas turi išstudijuoti atitinkamą teorinę medžiagą ir susipažinti su žemiau pateiktom metodinėm nurodom. Visos užduotys turi būti atliktos A4 formato balto popieriaus lapuose spausdinant kompiuteriu. Brėžiniai, schemos, grafikai braižomi pieštuku ar kompiuteriu. Kontrolinio darbo lapai turi būti susegti ir sunumeruoti. Titulinis lapas užpildomas pagal kolegijoje galiojančius reikalavimus. Atlikti ir sutvarkyti kontroliniai darbai registruojami skyriaus metodiniame kabinete ir pateikiami dėstytojui iki laboratorinių darbų atlikimo pradžios. Kontroliniam darbui keliami šie reikalavimai:
• Atsakymai į teorinius klausimus turi būti aiškūs ir galimai trumpi, nurodant naudotą literatūrą.
• Sprendžiant uždavinius, pirmiausia reikia perrašyti savo varianto užduoties sąlygą.
• Atliekant skaičiavimus, ieškomas dydis išreiškiamas formule, po to įrašomos elementų reikšmės SI sistemoje ir pateikiamas skaitinis rezultatas bei vienetas; tarpinių skaičiavimų galima nerodyti.
• Apskaičiuotas rezistorių varžų ir kondensatorių talpų reikšmes būtina apvalinti iki nominalinės vertės, naudojantis žinynu.
• Schemos braižomos laikantis standartų reikalavimų (žr.4 priedą).
• Jeigu kontrolinis darbas neįskaitytas, tai ištaisyti uždaviniai pateikiami kartu su senaisiais.
• Egzaminą galima laikyti tik atlikus ir apgynus laboratorinius darbus ir esant įskaitytam kontroliniam darbui.
Kontrolinio darbo vertinimas
Prie kiekvienos užduoties nurodomas maksimalus balas, kurį studentas gali gauti už užduoties atlikimą. Galutinis darbo vertinimas atitinka surinktų balų sumą. Kontrolinio darbo įvertinimas sudaro 10 % galutinio pažymio. Kad kontrolinis darbas būtų įskaitytas, studentas turi surinkti ne mažiau, kaip šešis balus, o surinkus mažesnį balų skaičių, darbas grąžinamas taisymui ir papildymui. Laiku nepristačius darbo arba negavus jo įskaitymo, atsiskaitoma bendra skyriuje numatyta tvarka, pateikiant dėstytojui įsiskolinimo lapelį.
Kontrolinio darbo užduočių vertinimas diferencijuojamas taip:
• Pirma užduotis vertinama 0,2 balo (P).
• Antra ir trečia užduotys vertinamos 0,4 balo (A), (T).
Galutinis kontrolinio darbo vertinimas
S = 0,2P + 0,4A + 0,4T
Metodinės nuorodos užduočių atlikimui
Nuorodos užduočiai Nr. 2.
Pirmoje lentelėje duotų dydžių paaiškinimai:
• EC – kolektoriaus grandinės maitinimo šaltinio įtampa;
• RC – kolektoriaus grandinės apkrovos rezistorius,skirtas sustiprintam signalui gauti;
• IB0 – tranzistoriaus darbo taško A bazės srovė;
• fž – stiprintuvo žemasis ribinis dažnis;
• Mž – dažninių iškraipymų koeficientas žemuose dažniuose;
• h11e – tranzistoriaus įėjimo varža BE jungimo schemai;
• h21e – β – tranzistoriaus srovės stiprinimo koeficientas BE jungimo schemai;
• S – temperatūrinis nestabilumo koeficientas;
• Ra – apkrovos rezistoriaus varža.
Užduotyje duotas rezistorius RC nusako tranzistoriaus apkrovos tiesę nuolatinei srovei, kuri aprašoma lygtimi:
UCE = EC – IC(RC + RE).
Ši tiesė braižoma tranzistoriaus statinių charakteristikų šeimoje IC
= f (UCE), kai IB = const per du taškus. Šie taškai gaunami iš aukščiau aprašytos lygties.
Pirmas taškas – kai IC=0, tuomet UCE=EC.
Antras taškas – kai UCE=0, tuomet
EC
IC = ————– = IC max.
RC + RE
Skaičiuojant antrąjį tašką preliminariai priimame RE = 0,15RC.
Taigi , horizontalioje statinių tranzistoriaus charakteristikų ašyje atidėjus įtampą EC, o vertikalioje – srovę ICmax ir sujungus šiuos du taškus gaunama apkrovos tiesė nuolatinei srovei, kuri naudojama grafinei tranzistoriaus darbo analizei ir praktiniams skaičiavimams.
Darbo taško A padėtis statiniame tranzistoriaus darbo režime randama taip:
duota užduotyje darbo taško bazės srovės reikšmė IB = IB0 atidedama išėjimo charakteristikose. Jei grafike nėra charakteristikos, atitinkančios duotai bazės srovei IB0 , brėžiama papildoma charakteristika. Šios charakteristikos susikirtimo su apkrovos tiese taškas ir bus tranzistoriaus darbo taškas A;
suprojektavus darbo tašką A, ašyse gaunamos jo koordinatės IC0 ir
UCE0, kurias reikia naudoti skaičiuojant BE stiprinimo pakopos elementus.
BE stiprinimo pakopos (ji duota aprašymo gale) elementai skaičiuojami taip:
1. Parenkama daliklio R1 R2 varža RB, kuri dar vadinama bazės grandinės ekvivalentine varža:
R1. R2
RB = —————— ְ≈ 3h11e.
R1 + R2
2. Skaičiuojama RE:
RB
RE = —————- ,
S – 1
ΔIC
čia S = ——- ,- temperatūrinis nestabilumo koeficientas.
IC0
Apskaičiuotai rezistoriaus RE reikšmei parenkama artimiausia nominali vertė REnom.
3. Randamas įtampos kritimas rezistoriuje RE:
UE = IE0 REnom,
Čia IE0 = IC0 + IB0.
4. Skaičiuojama R1.
Tam pirmiausiai reikia apskaičiuoti bazės įtampą
UB = UE + UBE.
Tranzistoriui dirbant stiprinimo režimu, keičiantis bazės srovei
IB, įtampa UBE kinta nežymiai, nes tranzistoriaus įėjimo charakteristika yra pakankamai stati, t. y. UBE ≈ 0,7V – Si ir UBE ≈
0,3V – Ge tranzistoriams. Pagal duotą tranzistoriaus tipą apskaičiuojamas bazės įtamos UB didumas (silicio tranzistoriai žymimi raide K, o germanio – raide Г).
Kitaip bazės įtampą galima aprašyti šia išraiška:
R2 R1R2
UB = EC ———– – IB0 ———— = EC kd – IB0 RB,
R1 + R2 R1 + R2
čia kd – bazės grandinės daliklio koeficientas; RB – bazės grandinės ekvivalentinė varža.
Iš UB išraiškos apskaičiuojamas bazės grandinės daliklio koeficientas kd; tada
RB
R1 = ——-
kd ir parenkama artimiausia nominalinė vertė R1nom. Rezistorių nominalinių varžų skalė yra 2 priede.
5. Skaičiuojama R2:
R1nom
R2 = RB ————–
R1nom – RB
ir parenkama artimiausia nominali vertė R2nom.
6. Kondensatorių C1, C2 ir CE talpos skaičiuojamos taip:
200
CE = —————–, ωž REnom čia ωž = 2π fž; fž – žemasis ribinis dažnis;
1
C1 = ——————- , ωž rin√ Mž – 1
RB h11e čia rin = ——————– – pakopos įėjimo varža, Mž – dažninių iškraipymų koeficientas
RB + h11e žemuose dažniuose;
1
C2 = ————————— .
ωž Ra √ Mž – 1
Apskaičiuotiems kondensatoriams parenkami artimiausi nominalai taip, kad Cnom > C. Dažniausiai naudojamų kondensatorių nominalių talpų skalė yra 3 priede.
Pagrindiniai stiprinimo pakopos parametrai skaičiuojami taip:
1. Srovės stiprinimo koeficientas
iC
KI = ———– ≈ h21e;
iB
2. Įtampos stiprinimo koeficientas h21e R’C
KU = —————, h11e
RC Ra čia R’C = ————— – pakopos apkrova kintamam signalui.
RC + Ra
Tranzistorių charakteristikos pateiktos 1 priede.
Nuorodos užduočiai Nr. 3.
Lentelėje 2 pateikti šie duomenys:
• U1 – efektinė įėjimo įtampos vertė; tinklo įėjimo įtampos momentinė vertė u1 = U1m sin ωt = U1√ 2 sin ωt, čia U1m – amplitudė, ω = 2πf –
kampinis dažnis;
• Ud ir Id – vidutinė išlyginta įtampa ir srovė apkrovoje Rd;
• p2 – pulsacijos koeficientas filtro išėjime.
Priimti, kad diodai ir transformatorius yra idealūs, t.y. diodo vidinė varža tiesiogine kryptimi lygi nuliui, o atgaline kryptimi – be galo didelė; transformatoriaus apvijų vidinės varžos yra lygios nuliui;
skaičiavimuose naudoti tinklo dažnį f = 50Hz.
Apskaičiuojami šie lygintuvo parametrai:
Apkrovos varža
Ud
Rd = ——–;
Id
Vidutinė diodo srovė I0 = 0,5Id;
Maksimali srovė, tekanti kiekvienu diodu tiesiogine kryptimi I0max =
1,57 Id;
Maksimali atgalinė įtampa, veikianti kiekvieną diodą nelaidaus pusperiodžio metu
URmax =1,57Ud;
Tiltelinio lygintuvo be filtro pulsacijos koeficientas
2
p = ——–, m2 – 1
čia m – koeficientas, nusakantis lyginimo schemą. Dvipusio lyginimo schemos atveju m = 2.
Naudojantis žinynu parinkite lygintuvui tinkamiausią diodo tipą.
Parinkti diodo parametrai I0, I0max ir URmax turi būti truputį didesni už apskaičiuotuosius.
Filtras lygintuvui parenkamas pagal filtracijos koeficientą p1
s = ——–, čia p1 – tiltelinio lygintuvo pulsacijos koeficientas be filtro p2
(apskaičiuotas aukščiau); p2 – pulsacijos koeficientas su filtru (duotas lentelėje). Jei s < 50, lygintuvui parenkamas LC filtras,o kai s > 50, tai parenkamas dvigubas LC arba CLC filtras.
Skaičiuojant parametrinio stabilizatoriaus schemos balastinį rezistorių reikia atminti, kad stabilitrono srovė turi būti ne mažesnė už Is min (tuomet gerokai sumažėja US) ir ne didesnė už Is max, nes stabilitronas gali perkaisti. Todėl pirmiausia reikia surasti maitinimo įtampos Ud kitimo ribas:
ΔUd %
Ud max = Ud ( 1 + ———-) ir
100
ΔUd %
Ud min = Ud ( 1 – ———- ).
100
Minimali balastinio rezistoriaus varža RB min surandama, kai schemos įėjime veikia maksimali maitinimo įtampa Ud max ir per stabilitroną teka maksimali srovė Is max;
Ud max – US
RB min = —————– ;
Is max + Ia
Analogiškai surandama maksimali balastinio rezistoriaus varža RB max
Ud min – US
RB max = —————-
Is min + Ia
Balastinio rezistoriaus varžos nominali vertė RB nom parenkama iš nelygybės
RB min < RB nom < RB max.
Parametrinio stabilizatoriaus stabilizacijos koeficientas apskaičiuojamas taip:
RB nomUS
KS = —————-
Rs Ud
Stabilizacijos koeficientas didėja, parinkus didesnę balastinę varžą.
Stabilizatoriaus naudingumo koeficientas
Pa η = —— , čia Pa – apkrovos galia, Pm – galia, imama iš maitinimo šaltinio.
Pm
Šis koeficientas išreiškiamas procentais ir apskaičiuojamas taip:
RB min Ia US
η = —————————- 100 %.
Ud max( Ud max – Us)
PRIVALOMA LITERATŪRA
1. V. Kravčiūnas. Elektronikos ir mikroelektronikos pagrindai.- V.:
Leidybos centras, 1993. -157 .
2. V. Kravčiūnas. Optoelektronikos pagrindai.- V.: Leidykla Danielius,
1994.-93 psl.
3. A. Kvedaravičius. Silicio integrinių schemų gamybos vadovas.- V.:
Molslas, 1998,-329 psl.
4. A. Lašas. Pramoninė elektronika I-II d.-Mokslas, 1998,-254 psl.
5. L. Mickūnienė. Elektronika. Mokomoji knyga- Žinynas.-K.: UAB Epaisas,
1999,-209 psl.
6. S. Masiokas. Elektrotechnika.- V.: Mokslas, 1989,-424 psl.
7. Osnovy promyšlenoj elektroniki. Pod. Red. B. G. Gerasimova.- M.:
Vysšaja škola.-1986
8. F. K. Krištafovič. Ir kt. Osnovy promyšlennoj elektroniki.-M.: Vysšaja škola, 1985,-286 psl.
PAPILDOMA LITERATŪRA
1. R. Mašonienė. Elektronika.-K.: KATM leidybos centras, 1997,-128 psl.
2. S. Štaras. R. Kirvaitis. Mikroelektronikos pagrindai.-V.: Mokslo ir enciklopedijų leidykla,- 1995,- 289 psl.
3. K. Valacka. Puslaidininkiai.-V.: Mokslas.-1990,- 148 psl.
4. K. Berezin. Istočniki elektropitanie REA.-M.: Tri L, 2000
5. O.B. Golovin. Elektronnye usiliteli.-M.: Padio i svez, 1983.
Pastaba. Išvardinta literatūra yra KTK bibliotekoje.