Розрахунок підсилюючих каскадів на операційних підсилювачах

Nbsp; міністерство освіти і науки України

Донецький національний технічний університет

 

    

        

Курсова робота по дисципліни

                          «Електроніка та мікросхема техніка»

                        

       

Розробка напівпровідникового елементів для

Електроприводів

                           

Донецьк 2011 р

     

Вступ

Використання у промисловості керованих статичних напівпровідникових перетворювачів це загальна тенденція розвитку сучасного регульованого електропривода. з високими техніко-економічними показниками      

Це показує необхідність розробки різних елементів які створюють такі перетворювачі...

 

Мета курсової роботи

Ознайомлення та придбання студентами навичок з розрахунку напівпровідникових елементів систем для електроприводів.

 

                                  Зміст курсової роботи

 

Розрахунково-пояснювальна записка складається :

 

               1.Розрахунок параметрів елементів які задані.

               2. Схема елемента

               2.Розробка електричної схеми перетворювача або випрямляча  

 

Обсяг курсової робот

Розрахункова-пояснювальна записка містить:

· титульний аркуш,

· зміст,

· вступ,

· технічне завдання,

· розрахунок параметрів обраних елементів

· список використаної літератури,

· електричну принципову схему силової частини перетворювача,

· електричну принципову силової частини випрямляча

.

 

 

                       

                         

Завдання №1.                                        

                          Розрахунок каскаду попереднього підсилення з СЕ

Мета роботи

Метою даної роботи є набуття навиків розрахунку транзисторних каскадів.

Тероетичні відомості

Для виконання розрахунку необхідно знати основні характеристки підсилювачів змінного струму, принцип дії та методи розрахунку транзисторних каскадів.

Вихідні дані

Виконаємо розрахунок каскаду, схема електрична принципова наведена на рис.1.

Рис.1. Каскад попереднього підсилення на біполярному транзистори з СЕ.

Амплітудне значення напруги на виході каскаду U_вих.м=7,5В

Опір навантаження                                                 R_н=1200Ом

Напруга джерела живлення                                   Е_к=30В

Нижня межа частот                                                 f=75Гц

Допустиме значення коефіцієнта викривлень у зоні нижніх частот М=2,15.

Необхідно визначити

Тип транзистора,

режим роботи транзистора,

опори резисторів дільника R₁, R₂,

опір резистора колекторного навантаження R₃,

опір резистора у ланцюгу емітера R₄.

ємкість розділяючи конденсаторів С_1,С₂

ємкість конденсатора в ланцюгу емітера С_3,

гарантовані значення коефіцієнтів підсилення каскаду за струмом, напругою, потужністю.

При побудові схеми каскаду будемо використовувати елементи з допустимим відхиленням від номінальної величини 5%.

 

 

Табл..1

Цифри номера заліковой      книжки		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Десятки	Одиниці
	Uвих м,В	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,75	6,5	7,25	8
	Rн,Ом	130	180	240	330	430	510	620	820	1000	1300
	Ек,В	10	12	14	16	18	20	23	26	29	32
f,Гц		50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
Мн		2,2	2,1	2	1,9	1,8	1,7	1,6	1,5	1,4	1,3

Варіанти вихідних даних наведені у табл..1. Варіанти обираються по останнім двом цифрам залікової книжки: Приклад еомер залікової книжки 77732

З колонки 3 маємо f _н, М_н . З колонки 2 маємо U_вих.м, R_н, Е_к

 

Порядок розрахунку

 Обираємо транзистор

- допустима напруга між колектором та емітером повина перевищувати напругу джерела живлення U_{к мах}>Е_к,

- величина допустимого струму колектора повинна перевищувати максимальне значення струму у колекторному колі транзистора

 I_{к мах}>I_ок+I_км, де I_ок – струм спокою у колі колектора,

 I_км – амплітуда змінної складової струму у колі колектора,

I_км=U_{вих мах}/R_н,

 де R_н=R₃R_н/R₃+R_н – еквівалентний опір навантаження каскаду за змінним струмом. При цьому R₃ є навантаженням за постійним струмом.

Виходячи з того, що даний каскад є підсилювачем потужності, для забезпечення максимальної передачі потужності задаємо:

     R₃= R_н, тобто R₃=1200Ом (до речі, за умов підсилення напруги задають R₃ < R_н, а при підсиленні струму R₃ >R_н), тоді

 

                            R_н=12000*1200/1200+1200=600Ом

  

                             I_км=7,5/600=12,5мА

Для забезпечення економічності каскаду за мінімальних нелінійних викривлень обирають

                              I_ок=(1,05-1,1)I_км=13,8мА

 На підставі вищесказаних умов необхідно обирати транзистор, який би забезпечував:

- U_км>30В,

- I_км>13,8+12,5=26,3мАл

За данними табл. 1 знаходимо, що заданим вимогам відповідає транзистор КТ315Г, у якого К_м=35В, Iкм=100мА, Р_км=150мВт, h_21Е=50….350. Табл.3. додатка.

Знаходимо напругу між колекторм та емітером транзистора у режимі спокою

           U_ок=U_{вих. мах}+U_ост,

де U_ост – напруга між колектором та емітером, ніжче якої при роботі каскаду виникають значні нелінійності викривлення через те, що у робочу зону потрапляють ділянки характеристик транзистора зі значною кривизною.

Для малопотужних транзисторів, як правило, задають U_ост=1В. Тоді

                U_ок=7,5+1=8,5В

Знаходимо потужність, що виділяється на колекторі транзистора:

          Р_к= I_ок U_ок, при цьому необхідно виконання умови: Р_к< Р_{к мах}

          Р_к=13,8*8,5=117<150мВт, таким чином обраний транзистор відповідає вимогам за потужністю.

Знаходимо опір навантаження у колі колектора. Виходячи із R₃= R_н,

маємо R₃= 1200Ом, Потужність, що розсіюється у резисторі:

           Р= I²R, отже Р _кз = I² _окR₃=(13,8*10^-3) ²*1200=0,227Вт

 За табл.2. Додатка, вибираємо резистор типу С2-33 потужністю 0,25Вт з опором 1200Ом .  

Знаходимо опір резистора у ланцюгу емітера

 

                   , при цьому необхідно виконувати співвідношення:

R₄/ R₃ = (0,1….0,4), що забезпечує незначне зниження динамічного діапазону каскаду і падіння напруги на R₄, яке перевищує значення контактного потенціалу р-н переходу транзистора. Отже знаходимо R₄=358Ом, а R₄/ R₃=0,3, що відповідає вищенаведеної умові.

Потужність, що розсіюється в R₄ Р ₄ = I² _окR₄ = 0,068Вт. Обираємо резистор

типу С2-33 потужністю 0,25Вт з опором 360Ом, табл.2.Додаток

Знаходимо ємність конденсатора С₃, що шунтує R₄ за умови, що його опір на частоті f_н повинен бути у 10 разів менше за опір резистора R₄:

                    

                      ,

Робоча напруга на С₃:

                       U_с3= I² _окR₄=13,8*10^-3*360=4,97В

 Обираємо конденсатор типу К50-35 емністю 100мкФ на напругу 6,3В. Табл.3. Додаток.

Знаходимо величину струму спокою бази транзистора:

                      I_об=I_ок/h_21Емін=13,8/50=0,276мА

 

 

Оскільки у відкритому стані транзистора напруга між його базою та емітером становить близько 0,6В, то напруга спокою бази – 0,6В. і можнл знайти орієнтовне значення вхідного опору транзистора

                               R_вх=U_об/I_об=2170Ом

Знайдемо величини опорів резисторів дільника R₁, R₂, Дільник підімкнено до напруги

                              U_д=Е_к=30В.

Величина струму в дільнику вибирається у межах:

                              I_д=(2….5)I_об, що забезпечує незалежність задання режиму спокою транзистора при зміні його параметрів під впливом температури, при зміні на інший і т.п.                         I_д=5*0,276 1,38мА

 Падіння напруги на резисторі R₄ складає

                                 U₄=(I_ок+I_об)R₄ = (13.,8+0,276) 360 =5,07В.

 Тоді

                                    

Обираемо R₁ =15кОм R₂=4,3кОм

Знаходимо потужність, що виділяється в резисторах R₁, R₂

                Р_R1=( I_об+I_Д)²*R₁=[(0,276+1,38)*10^-3]²*15*10³=0,041Вт

                Р_R2=I_д²R₂=(1,38*10^-3)²*4,3*10³=0,008Вт

Вибираємо резистори типу С2-33 потужністю 0,125Вт.

Знайдемо ємність конденсатора С₂ за умови забезпечення допустимого значення коефіцієнта частотних викривлень М_н

                     ,

 Робочу напругу С₂ приймаємо рівною U_с2=1,5Е_к

 Вибираємо конденсатор типу К73-17 ємністю 0,68мкФ на напругу 250В. Табл.3. Додаток.

 Знаходимо розрахункові коефіцієнти підсилення каскаду за струмом, напругою,потужністю:

                   

  Як бачимо навіть мінімальне значення коефіцієнта підсилення транзистора h_21Еmin=50. Таким чином маємо запас за підсиленням.

 

 

Електричну принципову схему розрахованого каскаду підсилення з СЕ навено

на рис.2.

                  

Рис.2. Каскад підсилення з СЕ.

Контрольні запитання

  Яким чином обираються параметри резисторів

Для чого потрібен дільник.

       Які функції виконує R₄

                                               

 

 

                                                       Завдання №2

 

Розрахунок підсилюючих каскадів на операційних підсилювачах

Мета розрахунку                                        

Метою даної роботи є набуття навиків розрахунку підсилюючих каскадів на ОП 

 

Теоретичні відомості .

Для виконання розрахунку необхідно знати основні параметри і характеристики ОП, принципи побудови та дії підсилювачів на ОП, методи їх розрахунку.

 

Вихідні данні.

Вихідними даними для розрахунку є:

· Тип та схема підсилюючого каскаду. Це може бути  інвертируючий підсилювач чи двохвходовий суматор. Схеми наведені на рис. 1а. и 1.б.

  

 

Рис.1.а,                                                           Рис.1.б.

 

· Величини опорів деяких резисторівсхеми каскаду .

· Напрямки протікання струмів у гілках каскаду та величини деяких із них.

· Величини деяких напруг на входах і виходах каскаду або його коефіцієнт підсилення за напругою, K_u.

· Будувати каскад  пропонується  на ИМС ОУ 140УД7.

· Напруга живлення 12В

Варіанти вихідних даних наведені у табл. 1. 2. Варианти обираються за номером   залікової книжки, по останнім двом цифрам. Передостання цифра – це дані з табл.1. остання цифра – це дані з табл.2.

 

 

        Таблиця 1.

 

 

    

     Таблица 2.

 

 

    После выбора данных необходимо определить

· Величини параметрів, позначених у табл. 1, 2. знаком Х,

· Вказати, правильно позначені на рис.1. 1.а, 1.1.б напрямки протікання струмів,

· Тип та потужність резисторів пристрою.

· Необхідно навести електричну принципову схему каскаду із поданням заданих та отриманих за результатами розрахунку номінальних значень опорів напруги і струму, напрямків протікання останні

 

---

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 348; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!