Elektronički Elementi i Sklopovi

Σχετικά έγγραφα
Elektronički Elementi i Sklopovi. Sadržaj predavanja: 1. Punovalni ispravljač 2. Rezni sklopovi 3. Pritezni sklopovi

Elektronički Elementi i Sklopovi. Sadržaj predavanja: 1. Mreže sa kombiniranim DC i AC izvorima 2. Sklopovi sa Zenner diodama 3. Zennerov regulator

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

Elektronički Elementi i Sklopovi

Elektronički Elementi i Sklopovi

BIPOLARNI TRANZISTOR Auditorne vježbe

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

Elektronički Elementi i Sklopovi. Sadržaj predavanja: 1. MOSFET tranzistor obogaćenog tipa 2. CMOS 3. MESFET tranzistor 4. DC analiza FET tranzistora

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Unipolarni tranzistori - MOSFET

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

1.4 Tangenta i normala

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

Elektronički Elementi i Sklopovi

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Elektronički Elementi i Sklopovi

Mehatronika - Metode i Sklopovi za Povezivanje Senzora i Aktuatora. Sadržaj predavanja: 1. Operacijsko pojačalo

1 Promjena baze vektora

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

IZVODI ZADACI (I deo)

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

konst. Električni otpor

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

, Zagreb. Prvi kolokvij iz Analognih sklopova i Elektroničkih sklopova

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Održavanje Brodskih Elektroničkih Sustava

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Zadatak 1. U kojim od spojeva ispod je iznos pada napona na otporniku R=100 Ω približno 0V?

( ) ( ) Zadatak 001 (Ines, hotelijerska škola) Ako je tg x = 4, izračunaj

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Prikaz sustava u prostoru stanja

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

7 Algebarske jednadžbe

( , 2. kolokvij)

numeričkih deskriptivnih mera.

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Analiza linearnih mreža istosmjerne struje

Tranzistori u digitalnoj logici

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

5. Karakteristične funkcije

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

( , treći kolokvij) 3. Na dite lokalne ekstreme funkcije z = x 4 + y 4 2x 2 + 2y 2 3. (20 bodova)

PRAVAC. riješeni zadaci 1 od 8 1. Nađite parametarski i kanonski oblik jednadžbe pravca koji prolazi točkama. i kroz A :

Sume kvadrata. mn = (ax + by) 2 + (ay bx) 2.

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

18. listopada listopada / 13

ISPITNI ZADACI FORMULE. A, B i C koeficijenti (barem jedan A ili B različiti od nule)

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 2 DIODA I TRANZISTOR

Operacije s matricama

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Neka je a 3 x 3 + a 2 x 2 + a 1 x + a 0 = 0 algebarska jednadžba trećeg stupnja. Rješavanje ove jednadžbe sastoji se od nekoliko koraka.

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Metode rješavanja električnih strujnih krugova

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

ASIMPTOTE FUNKCIJA. Dakle: Asimptota je prava kojoj se funkcija približava u beskonačno dalekoj tački. Postoje tri vrste asimptota:

Elementi spektralne teorije matrica

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

radni nerecenzirani materijal za predavanja

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

='5$9.2 STRUJNI IZVOR

Matematičke metode u marketingumultidimenzionalno skaliranje. Lavoslav ČaklovićPMF-MO

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

IZVODI ZADACI (I deo)

ANALOGNI ELEKTRONIČKI SKLOPOVI

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Teorijske osnove informatike 1

Uvod u teoriju brojeva

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

Transcript:

Elektronički Elementi i Sklopovi Sadržaj predavanja: 1. Teoretski zadaci sa diodama 2. Analiza linije tereta 3. Elektronički sklopovi sa diodama 4. I i ILI vrata 5. Poluvalni ispravljač

Teoretski zadaci o diodama 24. Izračunati statički i dinamički otpor za diodu iz zadatka 18 (na 25 ) pri struji propusne polarizacije od 10mA. Usporediti rezultate! 25. Za struju od 10mA izračunati dinamički otpor diode koristeći jednadžbu (8). Zatim treba odrediti dinamički otpor iz karakteristike na slici iz zadatka 18 (na 25 ) pod pretpostavkom da je AC struja na diodi sinusoidalnog oblika I D = 10mA + 5mA sin(ωt). Usporediti dobivene dinamičke otpore i objasniti razliku. 26. Izračunati dinamički otpor diode za struje I D = 1mA i I D = 15mA (na 25 ). Zaključite što se generalno događa sa dinamičkim otporom diode ako struja propusne polarizacije raste. 27. Kapacitet diode je 8pF kad napon nije narinut na diodu. Napon koljena diode je V K = 0.7V i faktor n = 1. Koliki je kapacitet osiromašenog sloja ako je dioda reverzno polarizirana naponom 2 od -5V? 28. Odrediti temperaturni koeficijent nominalne 5V Zenner diode (nominalne vrijednosti su na na 25 ) ako Zennerov napon padne na 4.8V na temperaturi 100.

Analiza linije tereta Analiza linije terete započinje karakteristikom diode i alanlizom parametara električne mreže. Rješenje sklopa na slici podrazumijeva računanje struja i napona koji zadovoljavaju karakteristiku diode i koji zadovoljavaju jednadžbe dobivene pomoću analize električne mreže.

Analiza linije tereta Ravnu liniju na slici nazivamo još i linijom tereta. Sjecište linije tereta sa vertikalnom osi je definirano omjerom E R. Sjecište linije tereta sa horizontalnim teretom je definirano naponom E u sklopu na prethodnoj slici. Linija tereta definira i radnu točku Q budući da je radna točka sjecište linije tereta i karakteristike diode.

Analiza linije tereta Za sklop na slici pomoću Kirchhoffovih zakona može se napisati jednadžba: (1) +E V D V R = 0 Budući da je napon na otporu V R jednak V R = I D R može se napisati: (2) E = V D + I D R Jednadžba (2) je jednadžba pravca te sadrži dvije nepoznanice I D i V D. Pravac (2) je lako nacrtati ako postavimo da je V D = 0 (sjecište sa vertikalnom osi) i I D (sjecište sa horizonatlnom osi). Tako iz (2) proizlazi: (3) I D = ቚ E R VD =0

Analiza linije tereta Sjecište sa horizontalnom osi se dobije iz (2) postavljajući da je I D = 0: (4) V D = ȁ E ID =0A Kao što je spomenuto, sjecište linije tereta i strujno naponske karakteristike diode definira radnu točku. Statička radna točka Q nije ništa drugo nego rješenje nelinearnog sustava jednadžbi: (5) I D = E R V D R V Τ (6) I D = I S e D nv T 1 Da bi se riješio sustav dan jednadžbama (5) i (6) treba koristiti tehnike rješavanja nelinearnog sustava jednadžbi. Jedna od metoda rješavanja je grafička metoda koja nam daje statičku radnu točku Q kao rješenje.

Analiza linije tereta PRIMJER 1: Za diodu spojenu u seriju kao na slici treba naći napon V DQ i struju I DQ (dakle struju i napon u radnoj točci) te napon na otporu R.

Analiza linije tereta Rješenje: Pomoću jednadžbi (3) i (4) dobiju se dvije točke na liniji tereta: E (7) I D = ቚ = 10V R VD =0 0.5 kω (8) V D = ȁ E ID =0A = 10V = 20 ma Iz karakteristike diode na prethodnoj slici mogu se grafički pronaći napon V DQ i struja I DQ kao: (9) V DQ 0.78V (10) I DQ 18.5 ma Napon na otporu R iznosi: (11) V R = E V DQ =9.22 V

Analiza linije tereta Linija tereta je određena samo električnom mrežom dok je strujno naponska karakteristika određena poluvodičkim uređajem. Primjerice ako promjenimo model kojim predstavljamo poluvodički uređaj, linija tereta se neće promijeniti. U praksi, jednom kada se odredi DC radna točka (ili statička radna točka Q) tada diodu možemo zamijeniti ekvivalentnim statičkim otporom. Takav model vrijedi naravno samo za DC analizu (dok AC analizu ne vrijedi).

Analiza linije tereta PRIMJER 2: Za diodu iz primjera 1 napon V DQ i struju I DQ (dakle struju i napon u radnoj točci) te napon na otporu R pod uvjetom da je dioda predstavljena modelom jednostavnog ekvivalentnog kruga. Rješenje: Liniju tereta možemo precrtati iz primjera 1 jer ona ostaje nepromjenjena. S obzirom da je dioda zamjenjena modelom jednostavnog ekvivalentnog kruga napon V DQ i struja I DQ iznosi: (12) V DQ = 0.7 V (13) I DQ = 18.5 ma Statički otpor diode je: (14) R D = 0.7 V 12 ma = 37.84 Ω

Analiza linije tereta

Analiza linije tereta PRIMJER 3: Za diodu iz primjera 1 napon V DQ i struju I DQ (dakle struju i napon u radnoj točci) te napon na otporu R pod uvjetom da je dioda predstavljena modelom idealne diode. Rješenje: Kao i u primjeru 3, liniju tereta možemo precrtati iz primjera 1. U tom slučaju su napon V DQ i struja I DQ : (12) V DQ = 0 V (13) I DQ = 20 ma Statički otpor modela idealne diode je: (14) R D = 0 V 20 ma = 0 Ω

Analiza linije tereta

PRIMJER 4: Za sklop na slici treba odrediti napon V 0 te struju kroz otpor I R.

Rješenje: napon V 0 je jednak razlici ulaznog napona E = 12V i dva napona koljena V K1 i V K2 : (15) V 0 = E V K1 V K2 = 12V 0.7V 1.8V = 12V 2.5V = 9.5 V Struja kroz otpor R (i kroz obje diode) jest: (16) I R = V 0 R = 9.5 V 680 Ω = 13.97 ma

PRIMJER 4: Za sklop na slici treba naći struju I D te napone V D2 i V 0.

Rješenje: pomoću nadomjesne sheme idealne diode možemo zaključiti da će struja I D kroz reverzno polariziranu diodu uvijek biti 0. Dakle možemo reći da je struja I D : (17) I D = 0

Pitanje je što se događa sa propusno polariziranom diodom? Iz karakteristike diode znamo da ako je struja kroz diodu jednaka 0 onda je I napon na diodi jednak 0: (18) V D1 = 0 Pošto nepropusno polariziranu diodu možemo zamijeniti otvorenim krugom imamo da je napon V D2 = E. (19) V D2 = E Pomoću Kirchoffovih zakona također možemo zaključiti da je napon V 0 = 0.

PRIMJER 5: Za sklop na slici treba odrediti napon V 0 te struje I 1, I D1 i I D2.

Rješenje: sklop na prethodnoj slici možemo nadomjestiti nadomjesnom shemom: Iz nadomjesne sheme je vidljivo da je napon V 0 : (20) V 0 = 0.7 V Struja I 1 se odredi iz razlike padova napona E i V 0 : (21) I 1 = V R = E V 0 R R = 10V 0.7V 0.33 kω = 28.18 ma Pošto u zadatku nije rečeno da su to dvije različite diode treba podrazumijevati da su to dvije iste diode. Zbog toga je struja kroz svaku od dioda jednaka, tj., I D1 = I D2. Dakle iz Kirchhoffovog zakona slijedi: (22) I D1 = I D2 = I 1 /2 = 14.09 ma

PRIMJER 6: Za sklop na slici treba odrediti struje I 1,I 2 i I D2.

Rješenje: sklop na prethodnoj slici možemo nadomjestiti nadomjesnom shemom: Treba primjetiti da je narinuti napon E takav da obe diode vode i da su obje na naponu koljena V K. Struja I 2 se odredi iz Kirchhoffovog zakona: (22) I 2 = E V K1 V K2 R = 20V 0.7V 0.7V 5.6 kω = 18.6 V 5.6 kω = 3.32 ma

Napon na otporu R 1 je jednak naponu na diode 2 (tj. naponu koljena V K2 ) pa se može odrediti struja I 1 kao: (23) I 1 = V K2 R 1 = 0.7 V 3.3 kω = 0.212 ma Struja I D1 se opet odredi iz Kirchhoffovih zakona: (24) I D1 = I 2 I 1 = 3.32 ma 0.212 ma 3.11 ma

Pomoću dioda se mogu i realizirati I i ILI vrata. Kod ovih vrata imamo dva ulaza X 1 i X 2 te jedan izlaz Y. Funkcioniranje I i ILI vrata se može predstaviti pomoću tablice istine: X 1 X 2 Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Tablica istine za I vrata X 1 X 2 Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Tablica istine za ILI vrata Kod I i ILI vrata stanje 1 je određeno određenim naponskim nivoima koji su veći od naponskih nivoa za stanje 0 (pozitivna logika). Također postoji i negativna logika.

Na slici su ILI vrata sa ulazom X 1 = 1 i X 2 = 0. Stanje 1 na izlazu je kada je napon na izlazu u rasponu od 8V-10V (za ovaj prikazani sklop). Stanje 0 na izlazu je kada je napon na izlazu u rasponu od 0V-1V. Stanje 1 na ulazu je kada je napon na ulazu 10V i stanje 0 na ulazu je kada je napon na ulazu oko 0V. Treba razlikovati naponske nivoe stanja 0 i 1 na ulazu i naponske nivoe stanja 0 i 1 na izlazu. Iako su naponski nivoi ulaznih i izlaznih stanja specifični za ovaj sklop, isti princip je i kod TTL i CMOS logike.

PRIMJER 7: Za sklop na slici ( ILI vrata) treba odrediti napon V 0 na izlazu:

Rješenje: prvo treba primjetiti da je na diodu 1 narinut napon od 10V dok je napon na diodi 2 jednak 0V. U tom slučaju shema na slici iz zadatka se može zamijeniti nadomjesnom shemom: Napon V 0 na izlazu je dakle jednak razlici potencijala: (24) V 0 = E V K = 10V 0.7V = 9.3V Struja I koja teče kroz diodu i otpor R se može naći iz izraza: (25) I = E V K R = 10V 0.7V 1 kω = 9.3 ma

PRIMJER 8: Za sklop na slici ( I vrata) treba odrediti napon V 0 na izlazu:

Rješenje: kao i u prethodnom primjeru, prvo treba primjetiti da je na diodu 1 narinut napon od 10V dok je napon na diodi 2 jednak 0V. Zbog toga možemo sklop sa slike nadomjestiti nadomjesnom shemom: Dakle dioda 2, vodi i ona se nalazi na naponu koljena V K2 : (26) V K2 = 0.7V Razlika potencijala na otporu R iznosi: (27) V R = E V K2 = 10V 0.7V = 9.3V

Napon V 0 na izlazu I vrata je 0.7V što odgovara logičkoj nuli. Slično je i ako zamijenimo napone 1 i 2 na ulazu I vrata iz primjera, napon na izlazu I vrata je opet 0.7V što predstavlja logičku 0. U slučaju da oba napona na ulazu I vrata iznose 10V tada obe diode možemo predstaviti otvornim krugom (jer kroz njih ne teče struja). U tom slučaju napon V 0 na izlazu I vrata je jednak 10V što odgovara logičkom nivou 1 (i odgovara tablici istine).

Do sada smo sklopove s diodama kao poluvodičkim elementom promatrali sa DC stanovišta (statički). Ako pretpostavimo da je signal na diodi funkcija vremena t tada se način analiziranja sklopa mijenja. Najednostavniji poluvalni ispravljač se može prikazati električnom mrežom na slici:

Kroz vrijeme 0 < t < T 2 napon v i je takav da je dioda propusno polarizirana. Ako koristimo nadomjesnu shemu idealne diode diodu možemo u tom slučaju zamijeniti kratkim spojem. Pod uvjetom da je dioda zamijenjena karatkim spojem vidljivo je da napon na izlazu v o slijedi napon na izlazu v i u vremenu 0 < t < T 2. Također u vremenu T 2 < t < T napon v i je takav da je dioda nepropusno polarizirana. Tada diodu možemo zamijeniti otvorenim krugom. U tom slučaju kroz otpor R ne teče nikakva struja te je izlazni napon v i = 0. Ova razmatranja vrijede samo u slučaju da smo diodu zamjenili nadomjesnim modelom idealne diode. Međutim, ovakva razmatranja su korisna za shvaćanje rada sklopa u prvoj aproksimaciji.

Prosječni napon na izlazu u slučaju sinusoidalne pobude amplitude V m te u slučaju da koristimo ekvivalentnu shemu idealne diode se može naći iz izraza: (28) V dc = 0.318 V m Jednostavni nadomjesni sklop diode s naponom koljena V k = 0.7V je bolja aproksimacija od idealne diode. Za jednostavni nadomjesni sklop diode, kroz vrijeme 0 < t < T 2 napon v i je takav da je dioda propusno polarizirana samo kada je v i 0.7V. U svim ostalim slučajevima dioda je neporopusno polarizirana.

Efekt korištenja jednostavnog nadomjesnog sklopa diode za poluvalni ispravljač.