Условно-графическое изображение газоразрядного индикатора.
К недостаткам газоразрядных индикаторов, следует отнести высокие напряжения, низкую разрешающую способность, трудность получения всей цветовой палитры.
Полупроводниковые индикаторы являются одним из видов знакосинтезирующих индикаторов (ЗСИ), под которыми понимаются приборы, где информация, предназначенная для зрительного восприятия, отображается с помощью одного или совокупности дискретных элементов (ГОСТ 25066-81).
ППИ являются активными знакосинтезирующими индикаторами, в которых используется явление инжекционной электролюминесценции. Явление электролюминесценции в полупроводниковых материалах, т. е. излучение света р-n переходом, было впервые обнаружено и исследовано в 1923 г. О. В. Лосевым. Дальнейшие исследования отечественных и зарубежных ученых в 60 — 70-х годах позволили исследовать и определить перечень полупроводниковых материалов, обладающих высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Полученные значения светотехнических параметров позволили создать ППИ, пригодные для практического применения.
Условно-графическое изображение полупроводникового индикатора.
Излучение генерируется либо внутри полупроводникового элемента в одноступенчатом процессе излучательной рекомбинации электронов и дырок, либо в результате более сложных двухступенчатых процессов генерации инфракрасного излучения внутри полупроводникового элемента с последующим возбуждением внешнего слоя антистоксового люминофора. Из-за малого КПД второй способ люминесценции не получил широкого распространения при проектировании полупроводниковых индикаторов.
Преимущество перед другими видами ЗСИ. Основными из них являются: во-первых, полная конструктивная и технологическая совместимость с интегральными микросхемами (т. е. совместимость управляющих напряжений ППИ с амплитудами логических уровней ИМС) и, во-вторых, возможность выпуска ППИ в виде ограниченного количества унифицированных модулей.
Шифр 04 Задача 10 Вариант6
Дано: R=1кОм, С=3мкФ, на вход цепи подаются положительные импульсы tи=15мс.
Определить тип фильтра и его граничную частоту, построить АЧХ, эпюру выходного напряжения.
Схема фильтра:
Форма входного сигнала:
1.Определяем тип фильтра и его граничную частоту.
ВЧ RC-фильтр
Граничная частота:
Гц
Амплитудно-частотная хар-ка ВЧ фильтра:
К=│Uвых/Uвх│=,
где τ = RC = c =3 мс постоянная времени цепи
ω=2πf
Выходное напряжение: Uвых= Uвх- Uс ;
Uс изменяется по экспоненциальному закону (заряд и разряд конденсатора),то Uвых имеет вид
Uвых.(0)= Uвх.(tи), длительность переходного процесса равна ≈3 τ < tи =15 мс, следовательно Uвых.(tи)=0.В момент спада входного напряжения от Uм до 0, выходное напряжение скачком изменяется от 0 до – Uм, т.к. Uвх= Uвых+ Uс=0, а Uс мгновенно изменится не может.
Шифр 04 Задача 11 Вариант2
Дано:
Схема усилительного каскада с общим эмиттером, тип тра-ра КТ912А,ВАХ транзистора,
Uп= 9В,
амплитуда Ег=15мВ,
Rк=680 Ом,
Rэ=180 Ом,
R1= 68кОм,
R2= 7,5 кОм.
Требуется определить рабочий участок нагрузочной прямой, макс. значение амплитуды входного сигнала, значение коэффициента усиления по току, наибольшее амплитудное значение тока входного сигнала, режим работы каскада, возможный диапазон КПД и нелинейных искажений, определить нормальность работы транзистора; нарисовать эпюру выходного напряжения, если входное напряжение-синусоидальное.
Схема усилительного каскада
Нагрузочная прямая проводится через току Uкэ=Uп=9В на оси ординат выходной ВАХ транзистора и через точку Iк= Uк/Rк=9/680=0,0132А=13,2мА на оси абсцисс. В этом случае транзистор постоянно находится в режиме отсечки. Для работы в линейном режиме изменим величину Rк. Принимаем Rк= 0,68 Ом,тогда Iк= Uк/Rк=9/0,68=13,2 А. Через точку Iк=13,2 А и точкуUкэ=9 В проводим нагрузочную прямую.
Рабочий участок нагрузочной прямой отрезок АВ.
Максимальная амплитуда входного сигнала:
Uкэ m max=8,1-2,5/2=2,8В
Коэффициент усиления по току:
Β=h21э=│Uкэ=const=,определён при Uкэ=5,8В
Наибольшее амплитудное значение тока входного сигнала:
Iвх m max =
Режим работы транзистора определяется положением рабочей точки. Резисторы R1, R2 представляют собой делитель напряжения, создающий на базе транзистора Uб.0
отсюда В
По входной хар-ке находим Iбо=165 мА
По выходным хар-ам определяем Uкэ.о= 4,5 В, Iк.о=6,5 А
Амплитуда напряжения Б-Э: Uб.m=Ег=0,015 В
Усилительный каскад работает в режиме А, т.к. при синусоидальном входном напряжении выходной сигнал также имеет синусоидальную форму, нелинейных искажений практически не возникает. Ток коллектора протекает в течении всего периода изменения Uвх= Uб. На коллекторе рассеивается мощность Рк= Uэ.о *Iк.о=4,5*6,5=29,25 Вт. Предельно допустимые значения Рк равно Рк max= 30 Вт, т.е. режим работы транзистора считается нормальным,т.к. выполняется условие:
Рк ≤ Рк max
Мощность выходного сигнала:
Рвых.=0,1 Вт, где
Iк.m=0,5А ; Uкm=0,4 В, которые были определены по ВАХ для Uб.о.=0,015 В
КПД каскада в заданном режиме:
0,0034=0,34% -весьма незначительно.
КПД возможно увеличить, если уменьшить Uб.о., для этого нужно уменьшить сопротивление R2. Так как амплитуда входного напряжения маленькая, то коэффициент нелинейных искажений увеличится ненамного.
При Uб.о.=0,5 В значения остальных хар-ик составят:
Iк.о=50 мА, Uкэ.о= 6,8 В ,Iк.о=3 А ,Рк max= Uкэ.о* Iк.о= 6,8*3=20,4 Вт
При Uб.о.=0,3 В
Iк.о=25 мА, Uкэ.о= 7,6 В ,Iк.о=2 А ,Рк max=15,2 Вт
При увеличении амплитуды входного сигнала КПД увеличивается, коэффициент нелинейных искажений возрастает,т.к. при большом значении Uб.m. отрезок входной ВАХ от Uб.min до Uб.max уже нельзя считать линейным.
Iб.о=165 мА, Uб.о.= 0,894 В ,Iк.о=6,5 А ,Uкэ.о= 4,5В максимальная величина Uб.m , при которой усилитель работает в классе А составляет примерно 0,5 В
Шифр 04 Задача 12 Вариант3
Дано:
Схема каскада, форма входного сигнала синусоидальная.
Как изменится сигнал на выходе усилительного каскада или его АЧХ при значительном изменении элемента С1.
Увеличение ёмкости С1 приведёт к уменьшению граничной частоты ВЧ-фильтра на входе усилительного каскада
Чем больше ёмкость С1, тем меньше f гр.
Шифр 04 Задача 13 Вариант8
Дано: Схема опыта, результаты опыта.
Определить показания вольтметра PV3, определить какую математическую операцию может выполнять схема.
|
Опыт №1 |
Опыт№2 |
К |
||||||
|
U1,мВ |
U2,мВ |
Uп1,мВ |
Uп2,мВ |
U1,мВ |
U2,мВ |
Uп1,мВ |
Uп1,мВ |
|
|
1 |
3 |
6 |
-6 |
5 |
-7 |
10 |
-10 |
10³ |
Опыт №1
PV3=│ Uвых│=К*│U1-U2│=│1-3│*10³=│-2│*10³=2 В
Линейный режим усиления, т.к. Uп1>│U1-U2│, выполняется математическая операция -умножение: Uвых=К*(U1-U2)
Опыт№2
К*│U1-U2│=│5-(-7)│*10³=│12│*10³=12 В
PV3= Uп1=10 В
Uп1<│U1-U2│
нелинейный режим усиления
Шифр 04 Задача 14 Вариант0
Дано: математическая функция интегрирование. Аргумент 1 cos(ωt) .
Нарисовать принципиальную электрическую схему на базе операционного усилителя и эпюры выходного напряжения.
Принимаем аргумент 1 cos(ωt)=U1, тогда схема имеет вид:
U1(t)=cos ωt, Uвых(t)=К*∫ U1(t) dt=К1 sin ωt , где К и К1 коэффициенты пропорциональности.
Шифр 04 Задача 15 Вариант1
Дано:
Структурная схема источника вторичного питания, типы элементов структурной схемы:
Трансформатор – ТР
Выпрямительная группа- ВГ (однополупериодный выпрямитель)
Сглаживающий фильтр-СФ (Г-образный RC-фильтр)
Стабилизатор-Ст (параметрический)
Нарисовать принципиальную электрическую схему источника питания, показать его работу с помощью эпюр напряжения. Проанализировать работу схемы при выходе из строя стабилитрона VD2.
Трансформатор преобразует (снижает или увеличивает) в зависимости от назначения входное напряжение. Однополупериодный выпрямитель преобразует переменный ток, в ток одного направления. RC-фильтр при включении конденсатора параллельно нагрузке сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Параметрический стабилизатор на основе стабилитрона, используя его нелинейный характер , не даёт напряжению возрасти выше напряжения стабилизации, которое зависит только от типа стабилитрона и не изменяется при изменении тока протекающего через стабилитрон. При выходе из строя, стабилитрон прекращает выполнять функцию ограничителя в источнике питания, пульсации сглаживаются только RC-фильтром.
