Методические указания по выполнению заданий 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Методические указания по выполнению заданий



К пункту 1.1

  Вычертить принципиальную электрическую схему транзисторного уси­лительного каскада (рис.1).

 

                                                                                                                    +

                                                                                           

                                             RБ1                   Rк                                UГ

                                                                                  СР2

                                                                                                                     -

                               СР1                                 VT1

 

 

              RG                       

 

                                            RБ2    СЭ1        RЭ              RН

                        

                UG

 

 

          

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная усилительного каскада с общим эмиттером

  Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:

RK = (1 + KR) × RH,

где KR - коэффициент соотношения сопротивлений RK и RH,

KR = 1,2 ¸ 1,5 при RH £ 1 кОм;

KR = 1,5 ¸ 5 при RH > 1 кОм.

  Номинал резистора RK выбирается по Приложению 2.

  Определить эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

.

  Найти амплитуду коллекторного тока транзистора:

.

  Определить ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:

  где k3 – коэффициент запаса. K3 = 0,7 ¸ 0,95, k3 = 0,7- максимальные не­линейные искажения, k3 = 0,95 – максимальный КПД.

  Рассчитать минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора: UКЭП_MIN = UНМ + U0,

  где U0 - напряжение коллектор-эмиттер, соответствующее началупрямо­линейного участка выходных характеристик транзистора, В; U0 = 1В - для тран­зисторов малой мощности (РК £150 мВт); U0  = 2 В - для транзисторов большой и средней мощности (РК > 150 мВт).

  Если UКЭП_MIN меньше типового значения  UКЭП = 5 В, то следует выбрать UКЭП = 5 В, в противном случае UКЭП = UКЭ_MIN.

  Рассчитать напряжение источника питания:

значение расчетного напряжения UП  округлить до ближайшего целого числа.

  Определить и выбрать номинал сопротивления резистора эмиттерной це­пи транзистора:

.

  Выбрать транзистор из приложения 1 по параметрам:

  а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

UКЭ_ДОП ³ UП;

  б) максимальный допустимый средний ток коллектора

IК_ДОП > IКП;

  в) максимальная мощность рассеивания на коллекторе РК_МАХ  при наи­большей температуре окружающей среды ТМ     РК_МАХ > IКП UКП,

 

РК_МАХ  находится по формуле:

,

  где РК_ДОП - максимально допустимая мощность рассеивания на коллек­торе при температуре окружающей среды Т0, Вт; ТП_МАХ - максимальная тем­пература перехода, оС; Т0 – температура окружающей среды, при которой нор­мируется РК_ДОП, 25 оС; РК_ДОП, ТП_МАХ - справочные величины.

  Вычертить входные и выходные характеристики выбранного транзистора. На выходных характеристиках транзистора построить нагрузочную пря­мую постоянного тока по точками А, В с координатами (рис. 3);

  точка А                        UKЭ = 0, ,

  точка В                          UKЭ = UП, IК = 0.

  На пересечении нагрузочной прямой и прямой IК = IКП нанести рабочую точку С. Уточнить напряжение UKЭв рабочей точке (UKЭП = UKЭ в точке С).

  Определить ток базы IБП транзистора в точке С(рабочей точке).

  На входную характеристику (рис. 2) нанести рабочую точку Сна пере­сечении входной характеристики (при UKЭП)и прямой IБ = IБП. ОпределитьUБЭП.

                                  

                   IБ, мА

         

                                                                                          UКЭ = 5В

 

 

        

 

              IБm

 

 

 

 

                                                                                                     Uбэп       UБЭ, В

 

                                                                                                              UБm

 

 

Рис. 2. Входная характеристика биполярного транзистора (КТ315Г)

 

 

 


Рис. 3. Выходные характеристики биполярного транзистора (КТ315Г)

 

  Выбрать ток, протекающий через базовый делитель:

IД = (5 ¸ 10) IБП.

  Рассчитать сопротивления и выбрать номиналы резисторов базового де­лителя RБ1, RБ2:

     ;

  Найти эквивалентное сопротивление базового делителя:

.

 

К пункту 1.2

  Определить по входным характеристикам транзистора входное сопротив­ление транзистора h11Э (при UKЭ = const) в рабочей точке; задать приращение DUБЭ около рабочей точки С,найти соответствующее ему приращение базово­го тока DIБ. Вычислить h11Э:

, Ом.

  Определить по входным характеристикам транзистора коэффициент об­ратной связи по напряжению h12Э(при IБ = const). Для этого, используя спра­вочник по полупроводниковым приборам, нанести на входную характеристику выбранного транзистора кривую со значением UKЭотличным от имеющегося в данном методическом указании. По двум точкам, выбранным на данных кри­вых произвольным образом, найти приращение DUКЭ и соответствующее ему приращение DUБЭ:

.

  По выходным характеристикам транзистора определить коэффициент пе­редачи тока базы h21Э (при UKЭ = const). Найти приращение коллекторного то­ка и соответствующее ему приращение базового тока при пересечении прямой UKЭ = UKЭП соседних от рабочей точки С выходных характеристик (точки Д, Ерис. 3):

.

  По выходным характеристикам транзистора определить выходную про­водимость h22Э (при IБ = const). Для этого на одной из выходных кривых, выбранной произвольно, нанести две точки (в пределах рабочей области тран­зистора). Найти приращение коллекторного тока и соответствующее ему при­ращение коллекторного напряжения. Определить выходную проводимость:

, См.

 

  Определить входное сопротивление каскада:

.

  Найти выходное сопротивление каскада:

RВЫХ» RК.

К пункту 1.3

  Построить на выходных характеристиках транзистора нагрузочную пря­мую по переменному току, которая проходит через рабочую точку С и имеет наклон (рис. 3):

.

  Нанести на выходные характеристики транзистора амплитуду коллектор­ного тока IКМ и напряжения UНМ(рис. 3), определить амплитуду базового тока IБМ = DIБ / 2. На входных характеристиках (рис. 2) показать амплитуды базового тока и входного напряжения транзистора UВХМ = DUБЭ / 2.

  Определить коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности КI, КU, КР:

                     ;       ;

КР = КI  КU.

  Рассчитать амплитуду напряжения источника сигнала:

.

К пункту 1.4

  Частотные искажения в области нижних частот вносятся разделительными конденсаторами СР1, СР2 и блокировочным конденсатором СБ1. Рекомендует­ся частотные искажения в области нижних частот равномерно распределить между конденсаторами СР1, СР2, СБ1.

.

  Рассчитать емкость конденсатора:

,

выбрать номинал емкости конденсатора СР1 из приложения 2 (при емкости ме­нее 10 мкФ) или приложения 3 (при емкости 10 мкФи более).

  Определить емкость конденсатора СР2 и выбрать ее номинал:

.

  Рассчитать емкость блокировочного конденсатора СБ1 и выбрать номи­нал:

.

К пункту 2.1

  Вычертить заданную принципиальную электрическую схему.

  Расчет значений величин элементов схемы производить в порядке, при­веденном в табл. 5 для усилителей переменного и постоянного тока (рис. 4а, 4б, 4г, 4д) или в табл. 6 для сумматора (рис. 4в). После расчета каждого зна­чения величины следует выбирать номинал по приложениям 2,3. Номиналы со­противлений резисторов и емкостей конденсаторов (до 10 мкФ) выбирают из приложения 2. Если емкость конденсатора выше 10 мкФ применять электроли­тические конденсаторы, номиналы которых указаны в приложении 3.

  Сопротивления резисторов на входе ОУ выбираются в 5-10 раз выше со­противления источника сигнала, чтобы избежать значительного шунтирования источника.

  Для компенсации смещения нулевого напряжения на выходе ОУ, вызван­ного входными токами ОУ, общие сопротивления резисторов, подключенных к различным дифференциальным входам, равны (R2 = R1; рис. 4а; 4б; 4г; 4д; ; рис. 4в).

К пункту 2.2

  Выбирать ОУ по приложению 4 следует исходя из коэффициента усиле­ния по напряжению КU >> КU1 + КU2 (для схем рис. 4а, б, г, д; КU2 = 0) и сопро­тивления источника сигнала:

RG £ 10 кОм    140 УД7, 140 УД6

RG £ 10 кОм   140 УД6, 140 УД14

RG £ 10 кОм    140 УД14, 140 УД8, КР544 УД1

RG £ 10 кОм   140 УД8, КР544 УД1.

  Необходимо проверить выбранный ОУ.

  Операционный усилитель должен обеспечить требуемый динамический диапазон выходных напряжений

,

  где D -динамический диапазон, дБ; UВЫХМАХ - максимальное выходное напряжение, В; UВЫХМIN - минимальное выходное напряжение, В.

  Минимальное выходное напряжение ОУ ограничено напряжением сме­щения нуля, вызванное разностью входных токов внутреннего смешения ОУ и их тепловыми дрейфами.

  Порядок проверки ОУ по напряжению смещения нуляприведен в табли­це 7.

  В формулах таблицы7 использованы обозначения:

DiВХ - разность входных токов ОУ, А;  - тепловой дрейф разности вход­ных токов, А/°С; ТМ - наибольшая температура окружающей среды,оС; ТО - температура, при которой измеряются параметры ОУ; UВЫХМАХОУ - макси­мальное выходное напряжение ОУ при номинальном питании, В; D -динамиче­ский диапазон выходного напряжения, дБ; UСМВ - внутреннее смещение на вхо­де ОУ, В; - тепловой дрейф внутреннего смещения на входе ОУ, В/°С.

  Если UСМ_ДОП ³ UСМS  ,то ОУ выбран правильно. В противном случае, необходимо выбрать другой ОУ из приложения 4 и выполнить вновь пункт 2.2 задания. Напряжение питания схемы типовое для ОУ.

 

К пункту 2.3

  Максимальная амплитуда входного сигнала для усилителей постоянного и переменного токов (рис. 4а; 4б; 4г; 4д):

.

  В суммирующем усилителе (рис. 4в) предполагается одинаковое влияние входных напряжений на выходное:

;

.

 

 


Таблица 5

  № Расчетные величины Инвертирующ. усилитель постоянного тока (рис.4а) Неинвертир. усилитель постоянного тока (рис.4б) Инвертирующий усилитель переменного тока (рис. 4г) Неинвертирующий усилитель переменного тока (рис. 4д)
  1 Сопротивление резистора R1   R1 = (5 ¸ 10) RG1   R1 = (5 ¸ 10) RG1   R1 = (5 ¸ 10) RG1   R1 = (5 ¸ 10) RG1
  2 Сопротивление резистора R2   R2 = R1   R2 = R1   R2 = R1   R2 = R1
  3 Сопротивление резистора цепи обратной cвязи R3   R3 = KU1 R1   R3 = (KU1 - 1) R1   R3 = KU1 R1   R3 = (KU1 - 1) R1
  4 Емкость разделительного конденсатора С1     -     -

                 

                                                                                                                                                                           Таблица 6

Расчетная величина KU1 RG1 ³ KU2 RG2 KU1 RG1 < KU2 RG2
1 Сопротивление резистора R1 R1 = (5 ¸ 10) RG1 R1 = (5 ¸ 10)RG2 KU2 / KU1
2   3     4 Сопротивление резистора R2 Сопротивление резистора R3  Сопротивление резистора цепи обратной связи R4

R4 = KU1 R1

 


Принципиальные электрические схемы устройств на операционных усилителях

Рис. 4. а – инвертирующий усилитель постоянного тока;

б – неинвертирующий усилитель постоянного тока;

Рис. 4. в – суммирующий усилитель постоянного тока;

г – инвертирующий усилитель переменного тока;

Рис. 4. д – неинвертирующий усилитель переменного тока;

 

Таблица 7

 

Расчетная

величина

Схема

Рис. 4а Рис. 4б Рис. 4в Рис. 4г Рис. 4д
  1 Сопрот. по пост. току подключен. между вход. ОУ и нулевой точкой RВХ. 0   RВХ.0 = R2   RВХ.0 = R2   RВХ.0 = R3   RВХ.0 = R2   RВХ.0 = R2
  2 Допустимое напряжение смещения приведенное ко входу ОУ UСМ. ДОП

 

 

 

 

 

  3     Напряж. смещен. ОУ вызван. разностью входных    токов и ее теплов. дрейфом UСМ. I
  4 Напряж. смещен. вызван. внутрен. смещен. ОУ и его тепловым дрейфом UСМ. U
  5 Суммарное напряжение смещения приложен. между входами ОУ UСМ. S

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 67; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.22.242.141 (0.054 с.)