Félévi követelmények és beadandó feladatok ELEKTRONIKA I. (KAUEL11OLK) tárgyból a Villamosmérnöki szak levelező tagozat hallgatói számára Óbuda Budapest, 2005/2006.
Az ELEKTRONIKA I. tárgy témaköre: Az analóg jelek erősítésének alapfogalmai: üzemi jellemzők, transzfer karakterisztika, az aszimmetrikus erősítő célszerű helyettesítő képe, lineáris négypólusok. Az erősítők frekvenciafüggése. Az erősítők visszacsatolása, a visszacsatolások típusai, a visszacsatolt erősítő stabilitása. A p-n átmenet, áramvezetés félvezetőkben, a dióda szerkezete, karakterisztikája, a munkapont fogalma, beállítása, a statikus és a dinamikus ellenállás fogalma. A dióda kapacitása, hőfokfüggése, (kisjelű) helyettesítő képe. A Zener dióda. A dióda alkalmazása mintapéldák. A bipoláris tranzisztor. A bipoláris tranzisztor szerkezete, működése, alapegyenletek. A jelerősítés folyamata (földelt emitteres alapkapcsolásnál). A tranzisztor karakterisztikái, határadatok. A tranzisztor paramétereinek hőmérsékletfüggése, a munkapont beállítása, a munkapont beállítás hatása a tranzisztor működésére. A tranzisztor fizikai kisjelű helyettesítő képe(i), a nagyfrekvenciás helyettesítő kép. A tranzisztoros áramgenerátor. Erősítő alapkapcsolások. Földelt emitteres kapcsolás hidegítőkondenzátorral. A földelt emitteres kapcsolás emitterköri negatív visszacsatolással. Földelt kollektoros kapcsolás. Térvezérlésű tranzisztorok (JFET, MOSFET) felépítése, karakterisztikái, a munkapont beállításának módjai, hőmérsékletfüggése, kisjelű helyettesítő képe. A ((J)FET, MOSFET) alapkapcsolásainak ismertetése. Tranzisztoros erősítő alapkapcsolások frekvenciafüggése, a Miller-hatás, a csatolókondenzátorok hatása, az emitterhidegítő kondenzátor hatása, a tranzisztor belső kapacitásainak hatása. Félévi követelmények A félév folyamán minden hallgatónak az útmutatóban megadott három feladatból álló félévközi feladat-sorozatot önállóan meg kell oldania. A feladatok beadási határideje: a harmadik konferencia időpontja. A megoldott feladatok beadása a vizsgára bocsátás feltétele! Amennyiben a hallgató határidőre nem küldi be a feladatát, vagy a feladat értékelése során nem éri el az elégséges (2) szintet, úgy nem vizsgázhat, és az ELEKTRONIKA I. tárgyat a következő félévben is fel kell vennie! A félév végén az elméleti anyag feldolgozásáról, elsajátításáról vizsgán számolnak be a hallgatók. A vizsga formája írásbeli, elméleti kérdések és számpéldák szerepelnek benne, amelyeket pontozunk. A vizsga eredménye a pontok összesítése után a táblázatban megadott értékeknek megfelelően alakul. Pontszám Osztályzat 0 % 49 % (1) elégtelen 50 % 59 % (2) elégséges 60 % 74 % (3) közepes 75 % 89 % (4) jó 90 % 100 % (5) jeles Dr. Iváncsyné Csepesz Erzsébet adjunktus E-mail: Csepesz.Erzsebet@KVK.BMF.HU 1
ELEKTRONIKA I. Megoldandó feladatok A feladatok megoldásához adja meg számokkal a születési dátumát! év hó nap 1. feladat Tervezzen Zener diódás, egyszerű stabilizátor áramkört! I be R E U Z Uki I t U be I Z R t A bemeneti feszültség: U be = 12 V, a Zener dióda névleges feszültsége: U ZN = 5,6 V, a Zener dióda névleges árama: I ZN = 100 ma, a Zener dióda dinamikus ellenállása: r Z = 1,6 Ω. A kimenetre olyan R t terhelő ellenállást kapcsoljon, amelynek értéke az Ön születési hónapját jelző számértéknek 100-zal való megszorzásából adódik! (Például: ha Ön május hónapban született, akkor az R t = 500 Ω.) Határozza meg a Zener diódán átfolyó I z áram értékét, ha a kimeneti feszültség U ki = U Z = 5,52 V értékű! Határozza meg az I t terhelő áram értékét! Határozza meg annak a soros R E ellenállásnak az értékét, amelynek alkalmazásával elérhető, hogy a kimeneti feszültség U ki = U Z = 5,52 V értékű lesz! Határozza meg az R E ellenállás P R teljesítményét! Határozza meg a stabilizátor üresjárási állapotában a Zener dióda U Zü üresjárási feszültségét és I Zü üresjárási áramát! (Üresjárás alkalmával a kapcsolás kimenetén nincs terhelés.) 2
2. feladat Tervezzen npn típusú bipoláris tranzisztorral megvalósított közös emitterű (földelt emitterű) erősítő kapcsolást! U t C 1 R 1 R C C 2 I 0 I C I B U B U C U CE I t U BE u be R 2 R E U E u ki I E C E R t 0 A tápfeszültség: U t = 12 V. Az erősítő munkaponti kollektor árama: I C = 2 ma. A tranzisztor emitterének feszültsége: U E = 0,2U t. A tranzisztor kollektor ellenállásának feszültsége az optimális kivezérelhetőségnek megfelelően: U RC = 5 V. A tranzisztor áramerősítési tényezői: B = β = 200. A tranzisztor bázis-emitter feszültsége: U BE = 0,65 V. A bázisosztó R 1 ellenállásán átfolyó áram: I 0 = 10I B. A termikus feszültség: U T = 26 mv. Az erősítő kimenetét terhelje egy olyan R t ellenállás, amelynek nagysága az 1. feladat R t ellenállásának értékénél 1 kω-mal nagyobb! Határozza meg a tranzisztor munkaponti adatait, valamint a bázisosztó áramkör ellenállásainak, továbbá a kollektor- és az emitterellenállás értékét! Számítsa ki az erősítő feszültség-, áram- és teljesítmény-erősítésének nagyságát, valamint a ki- és bemeneti ellenállását! Határozza meg az üresjárási feszültségerősítés értékét! Rajzolja fel a kapcsolás statikus és dinamikus munkaegyenesét, jelölje be az erősítő munkapontját, valamint az I C -U CE koordináta tengelyeken a kivezérlési tartományokat! 3
3. feladat Tervezzen térvezérlésű tranzisztor (JFET) alkalmazásával közös source-ú (FS ú ) erősítő áramkört! + R D U RD C 1 C 2 u be R G U GS R S U DS C S R t u ki U t 0 A tervezéshez szükséges adatok a következők: A tápfeszültség : U t = 10 V, a tranzisztor gate-source feszültsége: U GS = 2 V, a tranzisztor drain-source feszültsége: U DS = 5 V, a gate ellenállás : R G = 1 MΩ. A katalógus alapján a tranzisztor elzáródási feszültsége: U 0 = 5,6 V, a maximális telítési árama: I DSS = 10 ma. Határozza meg az erősítő I DS munkaponti áramát, az R D munkaellenállás és az R S sourceellenállás értékét, továbbá a tranzisztor source kivezetésének U S feszültségét! Számítsa ki az erősítő g m meredekségét, az A u váltakozóáramú (kisjelű) feszültségerősítését üresjárásban, valamint az R be bemeneti és az R ki kimeneti ellenállását! 4
Ajánlott irodalom: Zsom Gyula: Elektronikus áramkörök I/A. Molnár Ferenc: Elektronikus áramkörök I/B. Molnár F.-Zsom Gy: Elektronikus áramkörök II/A. I-II. Dr. Iváncsyné Csepesz Erzsébet:. Analóg jelek erősítésének alapfogalmai. Lineáris erősítők. (Pdf fájl). Mintapéldák (Pdf fájl) www.aut.bmf.hu Hallgatói Info Tantárgycsoport: villamosmérnöki alapképzés - hagyományos Tantárgy: I. Képzési forma: Levelező Jelszó: t46jx7 5