Z_WM_1.pdf

(229 KB) Pobierz
kierunek: Mechatronika (WM)
Zadania uzupełniające do wykładu i ćwiczeń z Elektroniki dla sem. III
Diody prostownicze i diody Zenera
I[mA]
D
Zadanie 9
Podać schematy zastępcze zli-
nearyzowane dla diody Zenera o charak-
terystyce napięciowo-prądowej przedsta-
wionej na rysunku.
500
U D
-11
-10
I D
DZ
0
1
U[V]
D
-200
Zadanie 10
W układzie przedstawionym na rysunku wyznaczyć zakres wartości R 0 , dla które-
go napięcie U 0 zawiera się w granicach: 8 V ≤ U 0 ≤ 12 V. Charakterystyka napięciowo-
prądowa diody Zenera w jest przedstawiona na rysunku.
I[A]
N
-1 2
-10
I N
I N
R
R
0
U[V]
N
U 0
R 0
U N
U N
E
E
-0,1
Dane: E=24 V, R=100 Ω.
Zadanie 11
W układzie przedstawionym na rysunku obliczyć, dla jakich wartości R 0 napięcie
U 0 jest większe od 6 V, zaś moc diody Zenera nie przekracza 10 W. Charakterystyka napię-
ciowo-prądowa diody Zenera w jest przedstawiona na rysunku.
U[V]
N
I 0
7
I N
R
R
6
U 0
U N
R 0
E
E
0
2
I[A]
N
Dane: E=10 V, R=2 Ω.
Zadanie 12
W układzie przedstawionym na rysunku wyznaczyć charakterystykę U 0 =f(I 0 ).
Charakterystyka napięciowo-prądowa diody Zenera w jest przedstawiona na rysunku.
I[A]
N
I 0
0,1
I N
R
R
U 0
U N
R 0
E
E
0
5
5,5
U[V]
N
Dane: E=20 V, R=100 Ω.
Zadanie 13
W układzie
przedstawionym na ry-
sunku wyznaczyć i nary-
sować charakterystykę
U 2 =f(U 1 ) zakładając, że
napięcie U 1 może się
zmieniać w granicach od
–40 V do +40 V, zaś dio-
dy D 1 i D 2 są idealne, tzn.
ich charakterystyka napię-
ciowo-prądowa jest taka,
jak przedstawiono na ry-
sunku.
D 2
I D
R
2R
U 2
U 1
D 1
0
U D
4R
3R
U D
I D
D
20 V
Zadanie 14
W układzie przedstawionym na rysunku wyznaczyć i narysować wypadkową cha-
rakterystykę napięciowo-prądową układu U=f(I), przy podanej charakterystyce napięciowo-
prądowej diody Zenera.
I D
R 2
R 1
I
U d
-6
I d
0 0,7
U[V]
D
U
Dane: R 1 =R 2 =10 Ω.
Zadanie 15
W układzie przedstawionym na rysunku wyznaczyć i narysować wypadkową cha-
rakterystykę napięciowo-prądową układu U=f(I), przy podanej charakterystyce napięciowo-
prądowej diody.
R 2
I D
R 1
I
U d
I d
0 0,7
U[V]
D
U
Dane: R 1 =R 2 =5 Ω.
Zadanie 16
W układzie przedstawionym na rysunku narysować przebieg napięcia u(t) oraz
prądu i(t) przy podanym graficznie przebiegu napięcia wejściowego e(t) i podanej charaktery-
styce napięciowo-prądowej diody Zenera.
U d
I d
I D
e [V]
i(t)
10
-8
T/2
T
0
e(t)
R=10 Ω
u(t)
-T/4
T/4
3T/4
5T/4
0 0,5
U[V]
D
t
-10
Zadanie 17
W układzie przedstawionym na rysunku narysować przebieg napięcia u(t) przy
podanym graficznie przebiegu napięcia wejściowego e(t) i podanej charakterystyce napięcio-
wo-prądowej diod Zenera.
U d
I d
e [V]
I[A]
D
10
2
i(t)
-9
e(t)
u(t)
R=0,5 Ω
0
0
1
T/2
T
3T/2
U[V]
D
t
-5
 
Rozwiązania i odpowiedzi
Zadanie 9
Rozwiązanie:
Podana charakterystyka diody Zenera składa się z trzech odcinków: A , B i C . Dla każdego z
nich można sformułować równanie, wyrażające zależność napięcia od prądu:
I[mA]
D
500
A
B
-11
-10
0 1
U[V]
D
-200
C
A: U D =2⋅I D ,
B: I D =0,
C: U D =–10+5⋅I D ,
gdzie U D oraz I D oznaczają odpowiednio napięcie i prąd diody Zenera, strzałkowane tak jak
przedstawiono na rysunku w treści zadania. Z równań tych wynikają następujące schematy
zastępcze zlinearyzowane:
A:
B:
C:
I D
I D
I D
I D
5 Ω
U D
DZ
U D
U D
2 Ω
U D
10 V
gdzie rezystancja występująca w schemacie zastępczym zlinearyzowanym jest równa rezy-
stancji dynamicznej diody Zenera na danym odcinku jej charakterystyki, a wartość napięcia
źródłowego jest równa współrzędnej napięciowej punktu przecięcia odcinka charakterystyki
diody (lub prostej, będącej jego przedłużeniem) z osią napięcia.
Zadanie 10
Rozwiązanie:
Narzucony w zadaniu zakres napięcia obejmuje dwa odcinki charakterystyki diody Zenera.
Dla napięć z zakresu 8 V ≤ U 0 ≤ 10 V rezystancja dynamiczna diody jest nieskończenie wiel-
ka – dioda nie przewodzi, stąd otrzymujemy schemat:
100 Ω
U 0
R 0
24 V
z którego wyznaczamy wartość napięcia U 0 , która zgodnie z warunkami zadania musi być nie
mniejsza niż 8 V:
24
⋅
R
U
=
0
≥
8
V
0
100
+
R
0
co po rozwiązaniu nierówności daje warunek dla R 0 : R 0 ≥ 50 Ω.
Dla napięć z zakresu 10 V ≤ U 0 ≤ 12 V rezystancja dynamiczna diody jest równa 20
Ω, charakterystyka przecina oś napięć w punkcie o współrzędnej –10V, więc uwzględniając
schemat zastępczy zlinearyzowany diody otrzymujemy obwód:
100 Ω
20 Ω
U 0
R 0
24 V
10 V
Korzystamy z twierdzenia Thevenina, tzn. wycinając R 0 z obwodu, obliczamy parametry E T i
R T zastępczego źródła napięciowego. Po obliczeniach uzyskujemy E T =12,333 V, R T =16,667
Ω. W utworzonym w ten sposób schemacie zastępczym:
16,667 Ω
U 0
R 0
12,333 V
wyznaczamy wartość napięcia U 0 , która zgodnie z warunkami zadania musi być nie większa
niż 12 V:
12,333
⋅
R
U
=
0
≤
12
V
0
16,667
+
R
0
co po rozwiązaniu nierówności daje warunek dla R 0 : R 0 ≤ 600 Ω.
Odpowiedź: 50 Ω ≤ R 0 ≤ 600 Ω.
Zadanie 11
Odpowiedź: 3 Ω ≤ R 0 ≤ 46,5 Ω.
Zadanie 12
Odpowiedź: U 0 = 20 – 100⋅I 0 dla
U 0 < 5 V,
U 0 = 5,714 – 4,762⋅I 0
dla U 0 > 5 V.
Zadanie 13
Odpowiedź:
U [V]
2
25
U 2 = –5 – 0,75⋅U 1
dla
–40 V ≤ U 1 ≤ 0 V,
U 2 = –5 – 0,0833⋅U 1 dla
0 V < U 1 ≤ 20 V,
0
-5
2 0
40
U 2 = – 0,333⋅U 1
dla
20 V < U 1 ≤ 40 V.
-40
U [V]
-6,67
-13,33
1

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin