Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 6683
2018-03-10 
Для получения напряжения, величина которого мало зависит от температуры, собрана схема по рис. а. Вольтамперные характеристики диода D при трех различных температурах окружающей среды $t_{1} = 125^{ \circ} С, t_{2} = 25^{ \circ} С, t_{3} = - 60^{ \circ} С$ приведены на рис. б. Напряжение источника $U = 6 В$ при температуре $25^{ \circ} С$ и с увеличением температуры возрастает на $25 \cdot 10^{-3} В/град$. Найти напряжение между зажимами А и В при $t = 25^{ \circ} С$ и зависимость этого напряжения от температуры.
Решение:
Диод подключен к источнику последовательно с резисторами, сопротивление которых
$R_{общ} = 5,2 \cdot 10^{3} Ом$.
Следовательно, в любой момент времени (при любой температуре) ток в цепи равен
$I = \frac{U - U_{д}}{R_{общ} }$,
где $U, U_{д}$ - значения напряжения на источнике и на диоде в данный момент.
Построим на рис. графики зависимости $I(U_{д})$ для трех различных температур:
$t_{1} = + 125^{ \circ} С, U_{125} = 8,5 B, I_{125} = \frac{8,5 - U_{д,125} }{5,2 } мА$;
$t_{2} = + 25^{ \circ} С, U_{25} = 6 B, I_{25} = \frac{6 - U_{д,25} }{5,2 } мА$;
$t_{3} = - 60^{ \circ} С, U_{-60} = 3,875 B, I_{-60} = \frac{3,875 - U_{д,-60} }{5,2 } мА$;
Точки пересечения этих графиков с вольтамперными характеристиками диода (для соответствующих температур) определяют напряжение на диоде и ток в цепи при данной температуре. Из рисунка находим (разумеется, приближенно)
$U_{д,125} = 0,77 В, I_{125} = 1,48 мА$;
$U_{д,25} = 0,8 В, I_{25} = 1 мА$;
$U_{д,-60} = 3,875 В, I_{-60} = 0,58 мА$.
Соответствующие значения напряжения $U_{AB} = (U_{д} + I \cdot 0,2) В$ между зажимами A и В —
$U_{AB, 125} = 1.07 В, U_{AB,25} = 1 В, U_{AB,-60} = 0,94 В$.
Таким образом, температурный коэффициент, характеризующий относительное (относительно $U_{AB, 25}$) изменение напряжения $U_{AB}$ при изменении температуры от $- 60^{ \circ} С$ до $+ 125^{ \circ} C$
$\alpha = \frac{ \Delta U_{AB} }{ \Delta t U_{AB,25 } } \approx 7 \cdot 10^{-4} (^{ \circ} С)^{-1}$.
По сравнению с исходным температурным коэффициентом $\alpha_{0} = \frac{25 \cdot 10^{-3} }{6} \approx 4 \cdot 10^{-3} (^{ \circ} С)^{-1}$ полученное значение $\alpha$ примерно в 6 раз меньше.
Подумайте, как надо изменить сопротивления резисторов, чтобы практически полностью скомпенсировать температурную нестабильность источника.
Для получения напряжения, величина которого мало зависит от температуры, собрана схема по рис. а. Вольтамперные характеристики диода D при трех различных температурах окружающей среды $t_{1} = 125^{ \circ} С, t_{2} = 25^{ \circ} С, t_{3} = - 60^{ \circ} С$ приведены на рис. б. Напряжение источника $U = 6 В$ при температуре $25^{ \circ} С$ и с увеличением температуры возрастает на $25 \cdot 10^{-3} В/град$. Найти напряжение между зажимами А и В при $t = 25^{ \circ} С$ и зависимость этого напряжения от температуры.
Решение:
Диод подключен к источнику последовательно с резисторами, сопротивление которых
$R_{общ} = 5,2 \cdot 10^{3} Ом$.
Следовательно, в любой момент времени (при любой температуре) ток в цепи равен
$I = \frac{U - U_{д}}{R_{общ} }$,
где $U, U_{д}$ - значения напряжения на источнике и на диоде в данный момент.
Построим на рис. графики зависимости $I(U_{д})$ для трех различных температур:
$t_{1} = + 125^{ \circ} С, U_{125} = 8,5 B, I_{125} = \frac{8,5 - U_{д,125} }{5,2 } мА$;
$t_{2} = + 25^{ \circ} С, U_{25} = 6 B, I_{25} = \frac{6 - U_{д,25} }{5,2 } мА$;
$t_{3} = - 60^{ \circ} С, U_{-60} = 3,875 B, I_{-60} = \frac{3,875 - U_{д,-60} }{5,2 } мА$;
Точки пересечения этих графиков с вольтамперными характеристиками диода (для соответствующих температур) определяют напряжение на диоде и ток в цепи при данной температуре. Из рисунка находим (разумеется, приближенно)
$U_{д,125} = 0,77 В, I_{125} = 1,48 мА$;
$U_{д,25} = 0,8 В, I_{25} = 1 мА$;
$U_{д,-60} = 3,875 В, I_{-60} = 0,58 мА$.
Соответствующие значения напряжения $U_{AB} = (U_{д} + I \cdot 0,2) В$ между зажимами A и В —
$U_{AB, 125} = 1.07 В, U_{AB,25} = 1 В, U_{AB,-60} = 0,94 В$.
Таким образом, температурный коэффициент, характеризующий относительное (относительно $U_{AB, 25}$) изменение напряжения $U_{AB}$ при изменении температуры от $- 60^{ \circ} С$ до $+ 125^{ \circ} C$
$\alpha = \frac{ \Delta U_{AB} }{ \Delta t U_{AB,25 } } \approx 7 \cdot 10^{-4} (^{ \circ} С)^{-1}$.
По сравнению с исходным температурным коэффициентом $\alpha_{0} = \frac{25 \cdot 10^{-3} }{6} \approx 4 \cdot 10^{-3} (^{ \circ} С)^{-1}$ полученное значение $\alpha$ примерно в 6 раз меньше.
Подумайте, как надо изменить сопротивления резисторов, чтобы практически полностью скомпенсировать температурную нестабильность источника.
