Příklady

Rozhodněte, které žárovky na obrázcích 9.57 budou svítit. Napětí na diodách v propustném směru je zanedbatelné, žárovky svítí při napětí od 2 V do 4 V.

V obvodu na obrázku 9.58 jsou zapojeny tři stejné rezistory o odporu \(R=330\ \mathrm{\Omega}\) a dvě diody. Pro zjednodušení považujte diody za dokonale vodivé v propustném směru a za dokonale nevodivé v závěrném směru. Určete celkový odpor mezi kontakty A a B, je-li napětí \(U_{AB}\) a) kladné, b) záporné.

V obvodu na obrázku 9.59 je zapojena dioda s prahovým napětím \(U_0=0{,}6\ \mathrm{V}\) a rezistor o odporu 100 Ω.

1. Připojíme napětí \(U_{AC}=0{,}5\ \mathrm{V}\). Vede dioda proud? Určete napětí \(U_{AB}\) a \(U_{BC}\).
2. Připojíme nyní napětí \(U_{AC}=4{,}5\ \mathrm{V}\). Vede dioda proud? Určete napětí \(U_{AB}\) a \(U_{BC}\).

Máme k dispozici plochou baterii 4,5 V (zanedbáváme vnitřní odpor). S její pomocí chceme rozsvítit červenou LED diodu o jmenovitém napětí 1,8 V při jmenovitém proudu 20 mA (doporučené hodnoty, při nichž součástka pracuje optimálně). Proč nemůžeme diodu připojit přímo ke zdroji? Do série k diodě proto přidáme ochranný rezistor o odporu \(R\). Nakreslete schéma obvodu a vypočítejte \(R\).

Termistor o odporu 1 kΩ až 10 kΩ je zapojen s rezistorem 5 kΩ jako dělič napětí ke zdroji 12 V. Nakreslete schéma zapojení. Jaké napětí naměříme na rezistoru

1. při minimální teplotě?
2. při maximální teplotě?

Na obrázku 9.60 je voltampérová charakteristika modré LED. Výrobce udává optimální pracovní proud 20 mA.

1. Jaké je odpovídající pracovní napětí?
2. Jaký je příkon LED v pracovním bodě?
3. Navrhněte odpor ochranného rezistoru pro zdroj 9 V.

Na obrázku 9.61 je voltampérová charakteristika technické dokumentace diody 1N4007. Měřítko na svislé ose je nelineární.

Určete:

1. jaký proud prochází diodou při napětí 0,9 V,
2. jaké by bylo napětí na diodě při proudu 6 A?
3. kolikrát se zvětší ztrátový výkon na diodě, když proud vzroste z 0,4 A na 1,0 A?

Detektor nadproudu

V obvodu na obrázku 9.62 je zapojen rezistor o odporu \(R=10\ \mathrm{\Omega}\) paralelně s červenou LED, která začne svítit při překročení prahového napětí 1,8 V. Proud \(I\) vtéká zleva do uzlu A.

1. Nastavíme nejdříve \(I=100\ \mathrm{mA}\). Za předpokladu, že dioda nevede, vypočítejte napětí \(U_{AB}\). Bude při vstupním proudu \(I=100\ \mathrm{mA}\) dioda svítit?
2. Postupně zvyšujeme velikost proudu \(I\). Při určité hodnotě \(I=I_0\) se dioda rozsvítí. Určete \(I_0\) a odpovídající napětí \(U_{AB}\).
3. Jak bychom tento obvod museli změnit, aby detekoval překročení proudu 60 mA?

V obvodu na obrázku 9.63 jsou paralelně zapojeny červená a modrá ledka. Předpokládejme, že diody začnou svítit při překročení prahového napětí 1,8 V pro červenou a 3,2 V pro modrou. Na regulovatelném zdroji z nulové hodnoty postupně zvyšujeme napětí.

1. Která dioda a za jakých podmínek se rozsvítí jako první?
2. Proč nemohou v tomto uspořádání diody svítit současně?
3. Jak bychom měli obvod změnit, aby diody mohly svítit současně?

V obvodu na obrázku 9.64 je zapojen tranzistor NPN fungující v lineárním režimu. Napětí \(U_\mathrm{BE}=0{,}7\ \mathrm{V}\), \(U_\mathrm{CE}=5\ \mathrm{V}\), odpory \(R_\mathrm{B}=100\ \mathrm{k\Omega}\), \(R_\mathrm{C}=5\ \mathrm{k\Omega}\). Vypočítejte proud tekoucí bází \(I_\mathrm{B}\), proud tekoucí kolektorem \(I_\mathrm{C}\) a proudový zesilovací činitel \(\beta\).

Indikátor hladiny

Obvod na obrázku 9.65 slouží ke kontrole naplnění nádobky vodou.

1. Popište děje v obvodu, pokud je hladina příliš nízko.
2. Popište děje v obvodu, pokud hladina vody dosáhne až k elektrodám.
3. Napájecím zdrojem je baterie 4,5 V, pracovní proud diody je 20 mA při napětí 1,8 V. V sepnutém stavu je \(U_\mathrm{BE}=0{,}7\ \mathrm{V}\), \(U_\mathrm{CE}=0{,}2\ \mathrm{V}\) a proudový zesilovací činitel je \(\beta=130\). Vypočítejte proud tekoucí bází \(I_\mathrm{B}\) v sepnutém stavu a ochranné odpory \(R_\mathrm{B}\) a \(R_\mathrm{C}\). Odpor kapaliny zanedbejte.

Princip fotobuňky

V obvodu na obrázku 9.66 používáme k detekci světla fotodiodu. Není-li fotodioda osvětlena, neprochází jí žádný proud. Za běžných světelných podmínek ve dne jí protéká proud 125 µA závěrným směrem při libovolném napětí menším jak 5 V.

1. Kvalitativně rozhodněte, jestli LEDka bude svítit ve dne, nebo v noci.
2. V případě, že LED nesvítí, určete \(I_\mathrm{B}\) a napětí na fotodiodě.
3. Předpokládejme, že LED svítí (nominální napětí 3,3 V při 20 mA) a tranzistor v sepnutém stavu má \(U_\mathrm{CE}=0{,}2\ \mathrm{V}\) a \(\beta=200\). Určete \(R_\mathrm{C}\), \(I_\mathrm{B}\) a \(U_\mathrm{BE}\) a napětí na fotodiodě.