Провести анализ и расчет схемы (рисунок 1), состоящей из идеального источника напряжения треугольной формы с заданными параметрами, резистора R и стабилитрона VD (см. таблицу 1):
- рассчитать ток и выходное напряжение в режиме покоя;
- определить примерное значение дифференциального сопротивления диода и амплитуду переменной составляющей выходного напряжения;
- используя графоаналитический метод, построить временные диаграммы сигналов Uвх(t), UR(t) и UD(t);
- построить передаточную характеристику электрической цепи Uвых =F(Uвх) при условии, что входное напряжение изменяется в диапазоне ± 10В.
- Параметры цепи:
- U0 = +10 В;
- Um = 2 В;
- tи = 30 мс;
- R = 1 кОм;
- VD: КС156А;
- Uст = 5,6 В;
- Icт = 10 мА;
- rст* = 160 Ом, при Iст min = 3 мА;
Рисунок 1
Для решения задачи можно использовать несколько способов, отличающихся друг от друга точностью и трудоемкостью. Для схем, работающих в режиме малого сигнала, результаты аналитического и графоаналитического методов дают приблизительно одинаковые результаты и требуют практически одинаковых затрат времени.
Аналитический метод
Аналитический метод предполагает использование поэтапного анализа электрической цепи по постоянному и переменному току. При расчетах используются схемы замещения элементов электрической цепи и справочные параметры стабилитрона.
Стабилитрон КС156А относится к классу стабилитронов, его номинальное напряжение стабилизации UСТ составляет 5,6 В, постоянное прямое напряжение Uпр составляет не более 1В при прямом токе Iпр 50 мА, дифференциальное сопротивление rст* - не более 160 Ом при минимальном токе стабилизации IСТ.min 3 мА.
Анализ по постоянному току при Um = 0, Uвх = U0
При входном напряжении Uвх= +10В стабилитрон КС156А перейдет в режим электрического пробоя и будет работать в режиме стабилизации (выполняется условие Uвх > Uст). Следовательно, для расчетов можно использовать схему, изображенную на рисунке 2.
Рисунок 2
В этом случае выходное напряжение определяется напряжением в режиме стабилизации Uвых = UD = UСТ.
Падение напряжения на резисторе рассчитывается как разность между входным напряжением и напряжением стабилизации UR = Uвх - UСТ.
Ток, протекающий через последовательно включенные резистор и стабилитрон определяется соотношением Iст = (Uвх - UСТ)/( R + rст).
Но в данном режиме работы R >> rст, поэтому сопротивлением стабилитрона можно пренебречь, получив значение тока IСТ = (Uвх - UСТ)/ R.
Стабилитрон КС156А имеет номинальное напряжение стабилизации 5,6 В. Следовательно, при расчете получим:
Uвых = 5,6 В
UR = 10 - 5,6 = 4,4 В
IСТ = 4,4 /1 = 4,4 мА
Анализ по переменному току при U0 = 0, Uвх = Um
При входном напряжении Uвх = 2В приращения напряжения составляют незначительную часть от постоянной составляющей, а при минимальном значении напряжения диод не выходит из режима пробоя. Поэтому анализ необходимо проводить в режиме малого сигнала, для которого используется линейная схема замещения, изображенная на рисунке 3.
Другие статьи по теме
Геоинформационные системы в экологическом туризме
Информационные системы и технологии широко используются в
экологическом туризме при организации и планировании туризма, формировании и
реализации туров, транспортном и экскурсионном обсл ...
Исследование эффективности и путей совершенствования алгоритмов регулирования мощности в системах сотовой связи различных стандартов
Влияние технологий мобильной̆ связи на нашу жизнь переоценить
невозможно. Мобильная связь рассматривается в настоящее время как
необходимость, а технологии мобильной̆ свя ...
Устройство управления шаговым двигателем
На сегодняшнем этапе развития информационных технологий, все шире
внедряются в производство с системой автоматизированного управления. На ряду с
такими важными элементами, как первичные ...