tahak 6-9

4. Polovodičová dioda
9. V zapojení 5.1 je stabilizátor s diodou 2NZ70, která má následující parametry: UZ = 7V, IZmax = 200mA (bez chlazení), IZmin = 0,1 IZmax. Pro jednoduchost uvažujte rZ = 0. Vstupní napětí je U0 = 50V, deltaU0 = +/- 5V a odpor RS = 200ohmů.
a) Určete maximální a minimální hodnotu zátěže (RZM, RZL) a maximální a minimální hodnotu proudu (IZM, IZL), při kterých bude napětí na zátěži stabilizováno na hodnotu 7V.
b)Určete maximální ztrátový výkon diody
a)Proud IRS  protékající přes odpor RS se rozdělí mezi zátěž a stabilizační diodu.
Malá hodnota zatěžovacího odporu: Převážná část proudu IRS protéká do zátěže.  Aby ještě byla zaručena stabilizační schopnost diody  nesmí proud diody poklesnout pod IZmin. .
Proud IRS  je v tomto případě nutné určit při minimálním vstupním napětí: IRS = (U0 - deltaU0 - UZ) / RS = (50  - 5 - 7) / 200 = 190 mA. Diodou musí protékat  minimálně IZmin.= 20 mA. Maximální proud  zátěží je proto: IRMAX = 190 – 20 = 170 mA. Na zátěži je přitom stejné napětí jako diodě , tj            UZ = URZ = 7V.  Nejmenší možná hodnota zatěžovacího odporu je potom  RZM  =  URZ / IRMAX = 7 V  /  170 mA =    41,2 ohmů.
Velká  hodnota zatěžovacího odporu: Převážná část proudu IRS protéká do diody.  Povolený ztrátový výkon diody je určen  maximálním povoleným  proudem  diody  IZmax a  nesmí být překročen.
Proud IRS  je v tomto případě nutné určit při maximálním vstupním napětí: IRS = (U0 + deltaU0 - UZ) / RS = (50  + 5 - 7) / 200 = 240 mA. Diodou musí protékat  maximálně  IZmax = 200mA . Minimální  proud  zátěží je proto: IRMIN = 240  – 200 = 40 mA. Na zátěži je přitom stejné napětí jako diodě , tj       UZ = URZ = 7V.  Největší  možná hodnota zatěžovacího odporu je proto  RZM =  URZ / IRMIN = 7 V  /  40  mA =    175 ohmů.
b) Z proudu diodou při U0 = (50 + 5)V při minimální zátěži RZL :   IZmax = 200mA UZ = 7V ;  PZ  =  UZ . IZmax = 7 V . 200 mA =  1,4 W.
6. Bipolární tranzistor
1. Zesilovač s křemíkovým bipolárním tranzistorem je zapojen podle schématu, kde Ucc= 10V, RB=560k, RC= 4k, RE1=330, RE2=1k, h21E= 100. V uvažovaném kmitočtovém rozsahu je impedance kondenzátoru zanedbatelná, výstupní vodivost tranzistoru neuvažujte.
Určete:
a) pracovní bod tranzistoru.b) vstupní odpor zesilovače c) výstupní odpor zesilovače naprázdno d) napěťové zesílení naprázdno
Nakreslete náhradní linearizovaný obvod zesilovače pro malý signál.
a) UCC = RB . IB + UBE + (RE1 + RE2) . IB . h21E, neboť IE ~ IC = IB . h21E. Z rovnice pro Ucc určíme I B ~ 13uA, dále IC atd.
UBE =0,6V; 10=560k* I B+0,6+1,33k I B*100; 9,4=693000 IB; IB=1,3564*10-5=13,564 uA
IC=ß* IB=1,356mA
UCE= UCC -UC -UE
UCE =UCC -RCIC -IC*(RE1+ RE2)=10-5,424-1,80348=2,77252 Vb) Vstupní odpor je v podstatě určen dynamickým odporem (proudem) báze, velikostí RE1 a proudovým zesilovacím činitelem h21E: RVST = UT / IB + RE1 . h21E ~ 35 k. Vliv odporu RB můžeme tedy zanedbat.c) RVÝST ~ RC. d) Au ~ RC / (rE + RE1), kde rE = UT / IE ~ 20 ohmů, potom Au ~ 11.
Poznámka: V bodech b) c) d) předpokládáme že se neuplatní vliv odporu RE2. V oblasti velmi nízkých kmitočtů je nutné uvážit i vliv článku (impedance!) RE2C.
2. Pro zapojení z příkladu 1. odpovězte na následující otázky a své odpovědi stručně zdůvodněte. Jak se změní: a) UCE - zmenšíme–li odpor RB. b) IC a UCE - při změně hodnoty proudového zesilovacího činitele beta ~ h21E. c) IC - zmenšíme–li UCC
a) Zvětší se IB a tedy i proud IC, úbytek napětí na RC se zvětší a napětí UCE klesne. b) Pro menší hodnotu beta - IC se zmenší - zmenší se i úbytek napětí na RC a ( RE1 + RE2 ) a UCE vzroste. Napětí UE se zmenší a odporem RB bude protékat větší proud. Pro větší hodnotu beta je vše opačně. c) Zmenší se úbytek napětí na RB a proto i velikost IB, IC se zmenší.
3. Stručně vysvětlete rozdíl volby prac. bodu zesilovače a spínače s bipolárním tranzistorem (obojí v zapojení SE). Nakreslete příklad zapojení.
U zesilovače musí být pracovní bod nastaven s ohledem na maximální rozkmit signálu. Nastavení pracovní bodu ovlivňuje parametry NLO, zesílení, šum zesilovače, atd. U spínače jsou pouze dva stavy: Sepnuto tranzistor je obvykle v saturaci, obvodem prochází proud, který je určen odporem (popř.impedancí) zátěže. Rozepnuto - tranzistor je v závěrném režimu, obvodem prochází pouze zbytkový proud, jehož velikost je závislá na teplotě, zapojení obvodu báze, polaritě řídícího napětí v obvodu báze a na napětí UCE ve stavu rozepnuto. Zesilovač viz 6.4, spínač viz 9.1
4. Jaký je význam parametru h21 u bipolárního tranzistoru? Naznačte jak se určí jeho hodnota ze soustavy výstupních charakteristik.
Je to proudový zesilovací činitel v zapojení se společným emitorem. Jeho velikost je závislá na typu tranzistoru, teplotě, proudu kolektorem, příp. na kmitočtu. V daném pracovním bodě určíme ze závislosti IC = f(IB) ve druhém kvadrantu soustavy charakteristik.
5. Tranzistor je zapojen podle schématu.  Vypočtěte a) pracovní bod tranzistoru, b) napěťové zesílení, c) vstupní a výstupní odpor. Předpokládejte, že v dané pracovní oblasti je proudový zesilovací činitel tranzistoru h21E = 220 a velikost impedance kapacitorů velmi malá. Earlyho napětí UE = 55 V.
a) IB = ( Un – UBE ) / R1 , IC = beta IB , UR2 = R2 . IC , UC = Un – R2 . IC
b) Au = – ( R2 / rE ) , rE = UT / IE , IE ~ IC
c) RVST ~ h11E = rB = UT / IB , RVÝST ~ rC || R2 , kde  rC = ( UC + UE ) / IB
6. a) Nakreslete úplné schéma jednostupňového zesilovače s bipolárním tranzistorem v zapojení SE. b) Stručně popište postup při volbě pracovního bodu. c) Jaký je vstupní odpor zesilovače?. d) Jaké je jeho proudové a napěťové zesílení?

b) 1. UCE volíme