ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Ограничитель напряжения

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение особенностей работы эмиттерного повторителя в схеме ограничителя напряжения.

ОБОРУДОВАНИЕ

Персональный компьютер IBM PC на базе процессоров Intel Pentium (и выше). Программа моделирования, основанная на использовании SPICE моделей.

ВВЕДЕНИЕ

Эмиттерный повторитель назван так потому, что выходной сигнал снимается с эмиттера, напряжение на котором равно напряжению на входе (на базе) минус падение напряжения на диоде ( на переходе база – эмиттер): U_э = U_Б – 0,6 В.

Выходной сигнал по форме повторяет входной, но уровень его напряжения на 0,6–0,7 В ниже, т. к. U_вых=U_вх-0,6В, поэтому входное напряжение должно быть ≥ 0,6 В, иначе выходное напряжение будет равно потенциалу земли.

Эмиттерный повторитель обеспечивает усиление по току, хотя и не дает усиления по напряжению.

Входной импеданс этой схемы, значительно больше, чем выходной. Источник входного сигнала будет отдавать меньшую мощность, если нагрузку подключить к нему через эмиттерный повторитель (происходит согласование по сопротивлению).

Коэффициент h_21Э обычно имеет значение около 100, поэтому подключение нагрузки с небольшим импедансом приводит к тому, что импеданс со стороны базы становится очень большим; с такой нагрузкой схеме легче работать.

Эмиттерный повторитель способен выдавать значительные вытекающие токи при весьма ограниченных втекающих. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании ограничителя напряжения.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Необходимо собрать две схемы ограничителей напряжения, показанные на рисунке.

В этих схемах резисторы R1 и R2 задают напряжение ограничения, поскольку напряжение на эмиттере транзистора отличается от базового напряжения на 0,6 В. Как только U_вых становится больше, чем напряжение на эмиттерах транзисторов, диод D1 открывается и ограничивает напряжение. Если U_вых становится меньше, чем напряжение на эмиттерах, диод D1 закрывается и входное напряжение проходит на выход. Если напряжение уменьшается ниже 0,6 В открывается диод D2 и ограничивает входное напряжение на уровне – 0,6 В.

R5 в данном случае является нагрузкой. Его номинал следует выбирать 10 кОм.

При малых токах (токах коллектора до 200мА) можно использовать транзисторы npn типа: BC547, BC550, MJE350 и pnp типа: BC557, BC560B, MJE340.

При больших токах (порядка несколько ампер) используют транзисторы npn типа: 2N3055, 2N4063 и pnp типа: MJE4919, MJE4923, 2N4919, 2N5980, 2N6021, 2N6026.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какая схема более экономичная и почему.

2. Как влияет на погрешность значение нагрузочного резистора.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Список элементов:

Описание	Название элемента	Название библиотеки
Сопротивление	R	Analog.slb
Транзисторы	NPN PNP	PWRBJT.slb EBIPOLAR.slb
Источник питания	VSRC	Sourse.slb
Источник синусоидального сигнала	Vsin	Sourse.slb
“земля”	AGND	Port.slb
Диод	D1N914, 1N4148, 1N4007 (или анологичные)	Diode.slb
Соединители	Bubble	Port.slb

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. // Т.1-2, М.:Мир,1983.

2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. // Т.1-3, М.:Мир,1993.

3. Жеребцов И.П. Основы электроники. // Л.:Энергоатомиздат,1989.

4. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем. // М.: Высшая школа, 1979.

5. Ленк Дж. Электронные схемы. Практическое руководство. // М.:Мир,1985.

6. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. // М.:Мир,1982.

7. Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. // Т.1-2, М:Энергоатомиздат,1991.

3