РАЗДЕЛ 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СХЕМ НА ОПЕРАЦИОННЫХ

                                       

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

˝Ижевская государственная сельскохозяйственная академия˝

 

 

         

Факультет непрерывного профессионального образования

 

 

ЭЛЕКТРОНИКА

 

Учебно-методические материалы и задание на контрольную работу  для студентов ФНПО

 

                                                                                                                       Составитель:

Ст. преподаватель

                                                                                              кафедры ТОЭ

                                                                                              П.Н. Покоев

 

Ижевск 2010

 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

Контрольная работа состоит из следующих разделов:

Раздел 1. Расчет усилителя напряжения на биполярном транзисторе.

1.1. Исходное задание.

1.2. Схема усилителя напряжения. Назначение элементов и принцип работы схемы.

1.3. Расчет схемы.

Раздел 2. Расчет схемы на операционном усилителе

2.1. Исходное задание.

2.2. Схема устройства на ОУ. Назначение элементов и принцип действия схемы.

2.3. Расчет схемы.

Раздел 3. Синтез логической функциональной схемы

3.1.Исходное задание.

3.2.Минимизация функции.

3.3.Составление таблицы истинности

3.4.Построение функциональной схемы в булевом базисе.

3.5.Перевод схемы в универсальный базис (И-НЕ или ИЛИ-НЕ).

3.6.Построение схемы в универсальном базисе.

ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература

1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учеб. для вузов / Под ред. О.П. Глудкина.- М.: Горячая Линия- телеком, 2005.

2. Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций. – М.: Радио и связь, 1998.

3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники.- М.: Лаб. баз. знаний, 2001.

4. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника. – М .: «Гелиос АРВ», 2002.

5. Горбачев Г.И., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. М.: Энергоатомиздат, 1988 г.

б) дополнительная литература

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1982.

2. Основы промышленной электроники: Учебник для неэлектрических    ВУЗов. Под ред. В.Г. Герасимова 3 – е изд. Переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1986.

3. Токхайм Р. Микропроцессоры. Теория и упражнения. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Арестов К.А. Основы электроники и микропроцессорной техники. 2001. 

 

 

Выберите исходные данные для всех пунктов задания по двум последним цифрам вашего шифра:

 

По последней цифре:                                                                                    Т а б л и ц а 1

 

Последняя цифра шифра			0		1	2	3	4	5	6	7		8	9
К 1 раздела задания		Сопротивление нагрузки, RH, Ом	100		150	180	300	400	500	400	350		370	300
		Амплитуда напряжения в нагрузке UHm, В	3.5		1	1.5	2	2.5	2.25	1.75	1.25		0.75	1.0
К  2 разделу задания		Схема на ОУ, рисунок	3а		3б	4а	4б	5	3а	3б	4а		4б	5
		Коэффициент усиления по напряжению для источника сигнала Кu2	-		-	20	-	-	-	-	40		-	-
		Нижняя граничная частота Fн , Гц	-		-	-	50	20	-	-	-		100	75
		Внутреннее сопротивление источника-сигнала RG2, кОм	-		-	40	-	-	-	-	70		-	-
К 3 разделу	Универсальный  базис		И-НЕ	И-НЕ		ИЛИ-НЕ	ИЛИ-НЕ	И-НЕ	И-НЕ	ИЛИ-НЕ		ИЛИ-НЕ	И-НЕ		ИЛИ-НЕ

По предпоследней цифре:

Таблица 2

 

Предпоследняя цифра		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К  1 разделу задания	Максимальная амплитуда Источника сигнала ЕГМ, В	0.2	0,1	0,3	0,4	0,7	0,4	0,5	0,2	0,6	0,1
	Внутреннее сопротивление источника сигнала RG, Ом	100	150	200	300	350	400	450	500	600	700
К 2 разделу задания	Внутреннее сопротивление источника сигнала RG1, кОм	1	10	20	30	75	40	25	15	5	3

 

 

По последней цифре:

Таблица 3

 

Последняя цифра		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К 1 разделу задания	Нижняя граничная частота FН, Гц	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250
К 2 разделу задания	Коэффициент усиления по напряжению для источника сигнала КU1	10	20	30	40	50	55	45	35	25	15

 

Прочие данные:

Таблица 4

Допустимые частотные искажения на граничной частоте МН		1, 41
К 2 разделу задания	Динамический диапазон выходного напряжения D, дБ	26
Максимальная температура окружающей среды Tm, °С		40

 

 

Таблица 5-Исходные данные к 3 разделу:

Вариант	Логическая функция	Вариант	Логическая функция
01		16
02		17
03		18
04		19
05		20
06		21
07		22
08		23
09		24
10		25
11		26
12		27
13		28
14		29
15		30

 

РАЗДЕЛ 1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

 

 

Исходные данные

- Источник сигнала представлен эквивалентным генератором напряжения с параметрами: Е_Гm – максимальная амплитуда напряжения холостого хода; R_Гm – внутреннее сопротивление.

- Максимальная амплитуда напряжения на нагрузке – U_нm.

- Эквивалентное сопротивление нагрузки – R_н.

- Нижняя частота усиления – ƒ_н.

- Коэффициент частотных искажений М_н на частоте ƒ_н.

 

Назначение элементов

 

Е_Г , R_Г – эквивалент источника сигнала;

R_б1, R_б2 – цепь смещения начальной рабочей точки (точки покоя);

R_к – нагрузка транзистора по постоянному току;

R_э – резистор отрицательной обратной связи (ООС) по току;

R_н – эквивалент нагрузки;

С₁, С₂ – разделительные конденсаторы.

Принцип работы схемы изложен в лекциях.

 

Методика расчета схемы

1. Определение заданного коэффициента усиления по напряжению:

.

1. Расчет сопротивления резистора коллекторной цепи транзистора:

.

где К_R – коэффициент соотношения сопротивлений R_K и R_H ,

К_R = 1,2 ÷ 1,5 при R_H ≤ 1 кОм;

К_R = 1,5 ÷ 5,0 при R_H > 1 кОм.

Рекомендуется выбирать К_R = 1,5. После расчета номинал R_К выбрать из ряда Е24 (см. приложение).

1. Расчет сопротивления нагрузки транзистора по переменному току:

.

1. Расчет максимальной амплитуды переменного тока коллектора:

.

1. Ток коллектора в начальной рабочей точке (ток покоя):

.

где К_З = 0,7 ÷ 0,95 – коэффициент запаса.

Рекомендуется выбирать К_З = 0,7, что соответствует минимальным искажениям сигнала.

1. Минимальное напряжение коллектор-эмиттер в точке покоя:

.

где U₀ – граничное напряжение коллектор-эмиттер между активным режимом и насыщением.

Выбирается: U₀ = 1 В для транзисторов с Р_к ≤ 150 мВт (маломощные); U₀ = 2 В для других.      

1. Напряжение коллектор-эмиттер в начальной рабочей точке (точке покоя)

U_КЭП:

если U_КЭmin < 5 В, то принять U_КЭП = 5 В;

если U_КЭmin ≥ 5 В, то принять U_КЭП = U_КЭmin.

1. Расчет сопротивления резистора ООС:

.

R_Э – округлять в меньшую сторону.

1. Расчет напряжения источника питания:

.

Округляется до целого числа в большую сторону.

1.  Выбор транзистора по предельным параметрам из условий:

,

,

,

где - максимальное обратное постоянное напряжение коллектор-эмиттер; - максимальный постоянный ток коллектора; - максимальная мощность на коллекторе транзистора.

В большинстве случаев подходят транзисторы малой мощности (Р_К ≤ 150мВт). Рекомендуется брать транзисторы с h_21Э ≥ 50.

1.  Ток базы покоя транзистора:

.

1.  Определение напряжения покоя U_бэп. Используем выражение для ВАХ

эмиттерного перехода:

,

где I_Э0 – обратный ток перехода; m – поправочный коэффициент;

m = 1,2 ÷ 3, рекомендуется m = 2.

Для U_бэ > 3 mφ_Т = 150 мВ единицей можно пренебречь. Тогда с учетом зависимости

,

можно получить

,

где φ_Т = 26 мВ.

       Напряжение U_бэп  может быть также определено по входной характеристике транзистора для активного режима работы в схеме с ОЭ по значению .

1.  Ток делителя цепи смещения:

.

1.  Расчет сопротивления цепи смещения производится по формулам:

;

.

Далее расчет ведем по переменному току:

 

1.  Эквивалентное сопротивление цепи смещения:

.

1.  Расчет входного сопротивления усилителя:

,

где

,

.

1. Расчет разделительных конденсаторов.

Принимаем вклады С₁ и С₂ в частотные искажения на частоте ƒ_Н равными:

;

тогда

;

.

1.  Проверка усилителя на соответствие заданному значению коэффициента

усиления по напряжению К_u. Используем для расчета действительного коэффициента усиления точную формулу:

,

где                                        .

Если К_u∂ и К_u расходятся не более, чем на 10%, расчет удовлетворяет заданию.

1.  Проверка режима по постоянному току:

 

                                                       Е_П

                                                       U_КП = Е_П – I_КП ּR_К

                                                       U_ЭП = I_КП ּR_Э

                                                       U_бп = U_эп + U_бэп

 

20. Проверка работоспособности схемы по условиям:

 

1) U_кп > U_бп - активный режим работы;

2) U_кп – U_бп > U_нm        класс

3) I_кп R_к > U_нm           усиления А.

 

21. Построение нагрузочных характеристик по постоянному и переменному токам.

 

 

 Строим нагрузочные характеристики транзистора по постоянному и переменному токам (рис.2).

 

Рис. 2. Нагрузочные характеристики транзистора

 

 

РАЗДЕЛ 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СХЕМ НА ОПЕРАЦИОННЫХ

УСИЛИТЕЛЯХ

 

 

---

Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 402; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!