Методические указания по выполнению задачи № 5

1 На выходных характеристиках заданного в таблице 3 в соответствии с номером варианта транзистора построить линии допустимых параметров: U_{к доп,}, I_{к доп} и Р_{к доп} (смотрите рисунок 8).

2 Определить напряжение источника питания Е_к из условия               Е_к = (2,5...3) U_{m вых}.

3 Определить ток короткого замыкания:

 

 I_кз =                                          (6)

где  – напряжение источника питания, В;

 – сопротивление коллектора, Ом;

– сопротивление эмиттера, Ом.

 

Однако сопротивления резисторов R_к и R_э не известны. Поэтому значением тока I_кз необходимо задаться. Основное условие:

 

                            (7)

где I_{к max} = I_кп + I_{кm max};

 I_кп – коллекторный ток покоя, А;

 I_{кm max} – максимально возможная амплитуда коллекторного
тока, А.

 

Значение I_{к max} приблизительно соответствует коллекторному току на выходных характеристиках при значении тока базы, равного I_{б max}.

Через точку I_кз и точку Е_к проводится линия нагрузки по постоянному току.

4 Определить напряжение U_кэп из условия

 

               (8)

где U_{кэ нас} – напряжение насыщения (U_{кэ нас} = 0,3...0,7В);

 U_{кэm max} – максимально возможная амплитуда выходного

напряжения.

 

Поскольку необходимо обеспечить без искаженное усиление входного переменного напряжения, то рабочую точку целесообразно выбирать приблизительно на середине линии нагрузки, т.е.

 

U_кэп Е_к                                           (9)

 

5 На пересечении перпендикуляра к оси абсцисс выходной характеристики, опущенного в точку U_кэп, и линии нагрузки по постоянному току определяется точка покоя П и коллекторный ток покоя I_кп, который приблизительно равен

I_кп                                                 (10)

 

6 Определить мощность, рассеиваемую на коллекторе

 

 Р_к = I_кп × U_кэп                                          (11)

 

Она должна быть меньше допустимой мощности (Р_к < Р_{к доп}).                   В противном случае необходимо изменить координаты точки покоя.

6 Определить сопротивление резистора R_э. В практических схемах напряжение

 

U_эп = (0,1...0,2)Е_к  I_кп × R_э                            (12)

 

Отсюда

                                 (13)

 

8 Определить сопротивление резистора R_к из выражения:

 

Е_к = U_кэп + I_кп (R_к + R_э),

 

                             (14)

 

9 Найти сопротивление базового делителя R₂ из выражения:

 

                                              (15)

 

Обычно I_д = (3…5)×I_бп. Ток базы покоя равен:

 

                                              (16)

где h_21э – статический коэффициент передачи тока базы

(определяется из справочной литературы для

соответствующего транзистора).

 

Напряжение U_бп определяется из уравнения (смотрите рисунок 2).

 

                                  (17)

 

Напряжение U_бэп находится по входным статическим характеристикам транзистора, то есть по входной характеристике для найденного тока I_бп определяется напряжение U_бэп (смотрите рисунок 8).

10 Найти сопротивление базового делителя R₁ из выражения:

 

                                            (18)

 

11 Определить сопротивление нагрузки по переменному току из выражения:

 

                                     (19)

 

12 Рассчитать  емкости конденсаторов С₁, С_э, С₂ (смотрите рисунок 2) из выражений:

 

                                 (20)

где ;

R_б = R₁ R₂ / (R₁ + R₂);

h_11э – входное сопротивление транзистора, определяется по
входным статическим характеристикам транзистора (методические рекомендации, пункт 11 к задаче 3).

 

                                      (21)

 

                                      (22)

 

13 Рассчитать коэффициент усиления по напряжению:

 

                                      (23)

Методические рекомендации по выполнению задачи № 6

1 Определить из справочника собственный коэффициент усиления ОУ по напряжению К₀, потребляемый ток ОУ I_п.

2 Выбрать и отобразить схему усилителя.

Поскольку требуемое входное сопротивление велико, то необходимо использовать схему инвертирующего усилителя, представленную на рисунке 9.

 

Рисунок 9 – Схема инвертирующего усилителя

 

Сопротивление R₁ выбирается равным R_вх.

3 Определить сопротивление обратной связи из выражения              R_ос = К_u × R_1.

 

4 Рассчитать ток выходной цепи из выражения

    (24)

 

5 Сравнить токи I_вых и I_п. При этом необходимо, чтобы I_вых £ I_п.

6 Определить выходное сопротивление схемы из выражения

 

                                (25)

где собственное выходное сопротивление операционного

усилителя R_вых0 =50 Ом.

 

7 Показать стрелочками на схеме усилителя направления токов I_вх, I_вых, I_ос,, I_н,_.

Методические рекомендации по выполнению задачи № 7

1 Зарисовать схему LC – автогенератора гармонических колебаний на операционном усилителе.

2 Определить коэффициент передачи цепи обратной связи b из условия баланса амплитуд

K_u × b = 1                                               (26)

 

3 Определить параметры контура из соотношений:

 

                                    (27)

 

 

                                     (28)

 

 

                                     (29)

 

4 Определить сопротивление резистора R из выражения

 

                                           (30)

 

5 Рассчитать сопротивление резистора R₂ из соотношения

 

                                          (31)

 

Методические рекомендации по выполнению задачи № 8

 

Схема выпрямителя с П-образным индуктивно-емкостным фильтром приведена на рисунке 10. Номинальное напряжение нагрузки 100 В, номинальная мощность – 50 Вт, допустимый коэффициент пульсации 0,5%, напряжение сети переменного тока 220В при частоте 50 Гц.

Выбрать тип вентилей, определить расчетную мощность и коэффициент трансформации трансформатора, параметры фильтра.

 

 

 

Рисунок 10 - Выпрямитель с П-образным индуктивно-емкостным

фильтром

 

Решение:

1 Выбор вентилей.

Ток нагрузки

 

 

Для однофазного мостового выпрямителя среднее значение прямого тока через вентиль (Приложение Г, таблица Г.1).

 

 

Обратное максимальное напряжение на вентиле:

 

 

Выбираем вентили КД105Б (Приложение Е, таблица Е.1), для которых:

2 Определение параметров трансформатора.

Для однофазного мостового выпрямителя действующее значение вторичного напряжения:

 

Откуда коэффициент трансформации:

 

 

Расчетная мощность:

 

 

Выбираем трансформатор:

U₁/U₂ = 220/110 B;

.

 

3 Определение параметров фильтра (Приложение Д, таблица Д.1).

Коэффициент пульсаций на выходе однофазного мостового выпрямителя:

 

 

Требуемый коэффициент пульсаций:

 

 

Коэффициент сглаживания фильтра:

 

 

П-образный фильтр состоит из простого C-фильтра и Г-образного LC-фильтра. Его коэффициент сглаживания:

 

 

Принимаем емкость конденсаторов фильтра C₁ = C₂ = 100 мкФ. Тогда:

 

,

где m – число пульсаций выпрямленного напряжения за период

(Приложение Г, таблица Г.1);

R_н – сопротивление нагрузки:

 

Тогда коэффициент сглаживания LC-фильтра:

 

 

Для LC-фильтра:

 

 

При C₂ = 100 мкФ:

 

 

Параметры фильтра C₁ = C₂ = 100 мкФ, L_ф = 0,3 Гн удовлетворяют условиям эффективной работы (Приложение Д, таблица Д.1):

 

 

Приложение А

(справочное)

 

Справочные данные о диодах

 

Таблица А.1 – Основные электрические параметры некоторых

типов диодов

Тип диодов	Параметры
	Постоянное прямое напряжение Uпр, В	Постоянный обратный ток Iобр мкА	Предельное постоянное обратное напряжение Uобр, max, В	Максимально допустимый постоянный прямой ток Iпр, max, мА
Выпрямительные 2Д206Б АД110А КД209В ГД107Б	1,2 1,5 1 0,4	700 5 100 100	500 30 800 20	5000 10 500 20
Варикап	Емкость С, пФ	Добротность Q	Постоянный обратный ток Iобр, мкА	Постоянное обратное напряжение Uобр, В		Предельная постоянная рассеиваемая мощность Рпред, мВт
2В104А КВ110В КВ117Б	90 ÷120 12 ÷ 18 26 ÷ 40	100 300 180	5 1 1	45 45 25		100 100 100
Туннельный диод	Пиковый ток Iп, мА	Отношение пикового тока к току впадины Iп/Iв	Сопротивление потерь rп, Ом.	Напряжение		Общая емкость диода Сд, пФ
				Пика Uп,B	Впадины Uвп,В
ГИ304А ГИ103А	4,5 ÷5,1 1,3 ÷17	5 4	4 6	0,075 0,075	0,75 0,35	20 2
Стабилитрон	Напряжение стабилизации Uст, В	Средний температур-ный коэффи-циент напря-жения a%, К	Дифферен-циальное сопротивление ri, Ом	Максималь-ный ток ста-билизации Iст max, мА		Минималь-ный ток стабилизации Iст. m, мА
Д809 КС156А	8÷9,5 5,6	0,1 0,05	10 46	29 55		3 3
Блоки и сборки выпрямительные	Средний максималь-ный прямой ток Iпр, ср. max., мА	Повторяю-щеееся импульсное обратное напряжение Uобр, и, п, max, В	Ток перегруз-ки выпрями-тельного диода Iпрг, А	Напряжение короткого замыкания Uкз, В		Ток холостого хода Iхх, мкА
КЦ405Ж 2Ц301Б	0,6 0,2	600 50	28 1	4 2		125 0,5

Продолжение таблицы А.1

Тип диодов	Параметры
	Постоянное прямое напряжение Uпр, В	Постоянный обратный ток Iобр мкА	Предельное постоянное обратное напряжение Uобр, max, В	Максимально допустимый постоянный прямой ток Iпр, max, мА
Диоды свето-излучающие	Постоянный прямой ток Iпр, мА	Постоянное прямое напряжение Uпр, В	Максимум спектрального распредел-ения lmax, мкм	Максималь-ный постоян-ный прямой ток Iпр max, мА	Максималь-ное импульс-ное обратное напряжение Uобр, и max В
ЗЛ102А	5	3	0,69	20	2
АЛ307Б	10	2	0,666	20	2
Диоды СВЧ	Потери преобразования Lпрб, дБ	Нормированный коэффициент шума Fнорм, дБ	Коэффициент стоячей волны по напря-жению Кст и	Выходное сопротивление rвых, Ом	Выпрямленный ток, Iвп, мА
ЗА110Б КА104А	6 6,5	7,5 8,5	1,6 1,5	210...490 340...560	0,9...2,2 мА 0,5

 

 

Приложение Б

(справочное)