База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ

Задача № 1

1.  Приведите структурную схему усилителя с заданными каскадами; на схеме укажите заданные напряжения.

2.  Рассчитайте указанный коэффициент усиления.

3.  Перечертите заданную характеристику, укажите её название. Поясните физический смысл заданных качественных показателей, и с помощью приведённой характеристики рассчитайте их.

Дано: состав структурной схемы –  КПУ, ПОК, ОК.

Параметры для расчёта: U_{вх ус} =10мВ, U_{вых ус} = 0,5В, U_{вых кпу} = 100мВ.

 Найти: К_кпу.,  ДРЧ М_f =100 Гц

Решение:

1)  Структурная схема усилителя с заданными каскадами

                                                     U_{вх ПОК}                 U_{вх ОК}

                                   U_{вых КПУ}                U_{вых ПОК}

Вых. устр.

ОК

ПОК

КПУ

Вх. уст.р

Н

ИС

Е

U_ИС                          U_{ВХ КПУ}                                                                                U_{ВЫХ ОК}  U_Н

2)  Расчёт коэффициента усиления (К_кпу) по заданным величинам напряжений.

 Коэффициент усиления, показывает во сколько раз КПУ, усиливает входное напряжение.  За входное напряжение КПУ берем значение U_{вх ус} =10мВ, так как входное устройство является элементом согласования каскадов усилителя и усилительными свойствами не обладает.

3) Амплитудно-частотная характеристика усилителя:

               К

             60

             50                                                                   К ср

             40

    0,707К_СР

             30

             20

            10

                                                                                      f кГц

                 0      0,1    0,2     0,4    0,8   1,6     3,2    6,4     12,9

АЧХ усилителя  отображает зависимость К от частоты, на ней видно, что в диапазоне частот от 0,05 до 0,2 кГц коэффициент  возрастает, затем в диапазоне от 0,2 до 3.2 кГц коэффициент не изменяется, а затем начинает уменьшаться.

ДРЧ  (диапазон рабочих частот) – диапазон частот, в котором коэффициент усиления К уменьшается не более, чем на 1 дБ, то есть в 1.41 раза. 

Поэтому на уровне , проводим вспомогательную линию, параллельную оси f . Точки пересечения этой линии с АХЧ проецируем на ось f. Получаем искомый ДРЧ от нижней частоты f_Н до  f_В.

По примеру из методического пособия (рис.8), для решения  задачи находим из графика среднее значение К_СР. К_СР =50

Затем  находим 0,7К_СР = 0.7 50 = 35,   на этом уровне проводим прямую параллельную  оси f.

Из получившихся расчетов делаем вывод, что предложенная в задаче АЧХ усилителя  находится в диапазоне рабочих частот и  данный диапазон лежит в пределах от

 f_Н =0,075 кГц и  до f_В =11,6 кГц.

ДРЧ усилителя от f_Н =0,075 кГц и  до f_В =11,6 кГц.

Рассчитаем значение

 

К_СР =50 = определили из графика, по графику также определяем значение К_f для частоты 100 Гц оно равно 40 (К_f =40).

Рассчитываем  по формуле значение

Задача № 3

1.  Укажите назначение операционного усилителя (ОУ) и его преимущества.

2.   Приведите схему на операционном усилителе, выполняющую заданную функцию, поясните назначение элементов схемы.

3.  Рассчитайте элементы схемы и постройте ее АЧХ. 

Дано: Активный фильтр нижних частот.  f_СР = 1 кГц, К_ФНЧ =100, R_ИС =1 кОм

Определить: 1) указать назначение операционного усилителя и его преимущества;

 2) привести схему на операционном усилителе, выполняющую заданную функцию, пояснить назначение элементов схемы;

 3) рассчитать элементы схемы и постройте ее АЧХ. 

Решение:

1)  Назначение и преимущества операционного усилителя.

Операционный усилитель предназначен для выполнения различных операций с входными сигналами: усиления, сложения, вычитания, умножения, интегрирования и т.д.

OУ выполняется в виде интегральных схем. В состав схем входят дифференциальный усилитель, имеющий высокое входное сопротивление, малый шум; каскад предварительного усиления и усилитель мощности (эмиттерный повторитель).

Для ОУ характерны большой коэффициент усиления, большое входное и малое выходное сопротивление, широкий диапазон рабочих частот, низкий уровень шума.

2) Активный фильтр нижних частот на ОУ:

                                                                  С_СВ

                                                                               R_СВ

                                                  R₁                         DA

                                         R₂

                                                                                R_Н     U_ВЫХ

                            U_ВХ

R₁ и R_СВ – задают коэффициент усиления схемы;

R₂ согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала;

R_СВ и С_СВ определяют частоту среза фильтра.

3)  Расчет элементов схемы и построение АЧХ.

Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала значение R₂ выберем равным  R_ИС.  R_ИС по условию задачи равно 1 кОм. Можно записать

R₂= R_ИС=1кОм

Коэффициент передачи фильтра рассчитаем по формуле

Величина сопротивления R₁ выбирается из расчета от 1 до 3 кОм. Пусть R₁ = 2 кОм.

Тогда ( К_ФНЧ =100 по условию задачи).

Для расчета емкости С_СВ  сначала рассчитываем круговую частоту среза

    вычисляем     [ рад/с]

Частота среза определяется цепочкой R_СВ и С_СВ и равна

 , отсюда

 

Рассчитаем частоту  , на которой К_ФНЧ  = 0

Строим график:

Для построения графика от значений ω был взят десятичный логарифм от полученных ранее значений.

lg ω_СР = lg 6280  = 3,8 ;lg ω₀ = lg 126∙10⁴  = 6,1

        К

                60

               50

               40

               30

                20

               10

                     0                                     6280               126∙10⁴  ω  (рад/с)

                                                                        ω_СР            ω₀                     lg ω, дек

                                  1       2       3       4        5       6       7       8

Задача № 4

 

Рассчитать каскад предварительного усиления на биполярном транзисторе КТ312А 

n-p-n  - типа, включенном с общим эмиттером, с последовательной отрицательной обратной связью по току.

Дано: Е_к = 15В, К_ООС = 10, F_H = 75Гц,  R_H = 10кОм, I_{К max ДОП} = 30мА, h_{21э min} = 10,

h_{21э max} = 100, r_б = 100 Ом.

Рассчитать: элементы схемы и рабочий режим транзистора.

Решение:

Принципиальная схема резистивного усилителя напряжения:

                                                                             Е_К

                                                                           +    −

                                                                  R_К

                                                                       С_Р

                                                    R_Д1              

                                           

                                     С_Р                       VT

                                                                        U_ВЫХ

                                                                          R_Н

                                U_ВХ              R_Д2

                                                                 R_Э   С_Э

1. Сопротивление нагрузки коллекторной цепи R_К

кОм   (стандарт 620 Ом), где    I_Kmax = К_З I_{К max ДОП} =  = 0.75 I_{Kmax ДОП} =0,75∙ 30=22,5 (мА)   где К_З коэффициент запаса по току I_К .

Обычно К_З = 0,7…0,8. приняли для задачи К_З=0,75

2. Сопротивление резистора в цепи эмиттера R_Э .  

Требуемая стабилизация режима работы достигается, если R_э ≈ 0,1R_K

R_э ≈  0,1∙ 610 = 61 Ом.   Выберем стандарт R_э = 62 Ом.

3. Эквивалентное сопротивление делителя  R_{д1 ,} R_д2 :

R_дел =  R_Э ∙ (Si – 1),

где  Si – коэффициент нестабильности в реальных схемах Si=2…5.   Примем   среднее значение   Si= 3,5.

R_дел = 61 ∙ (3,5 – 1) = 61 2,5 = 152,5 Ом.

4. Определяем рабочий режим транзистора:

 - минимальный коллекторный ток

I_Kmin = 0.1∙ I_Kmax = 0.1∙ 0.75∙ 30 = 2.25мА.

 - максимальный коллекторный ток:

I_Kmax =0.75∙ I_{K max доп} = 0,75 ∙ 30 = 22,5 мА.

 - максимальное коллекторное напряжение ( U_{KЭ max})

- минимальное значение U_КЭ

 

       ,

где U_кэнас = 0,8В, так как для кремниевых транзисторов  такое значение напряжения насыщения.

Параметры рабочего режима транзистора в рабочей точке:

- выходное напряжение U_КЭРТ – напряжение на коллекторе в рабочей точке:

Выходной ток  - ток коллектора в рабочей точке:

Входной ток в рабочей точке - ток базы

 ,

где  h_21э – средне- геометрическое значение коэффициента передачи тока., тогда входной ток  

Входное напряжение – напряжение на базе транзистора в рабочей точке U_БЭРТ:

,

где U_БЭ0 – пороговое напряжение биполярного транзистора. Для кремниевых транзисторов U_БЭ0 = 0,7 В; r_Б =100 Ом из данных задачи

- расчёт делителя R_д1 и R_д2

Стандартное значение R_д2 =180 Ом 10%

  

Стандартное значение R_д1=1,6 кОм 5%

- значение емкости  разделительного  конденсатора определяется, исходя из нижней частоты диапазона усиливаемого сигнала

стандартное значение 0,2 мкФ

- Расчет емкости блокировочного конденсатора:

   Стандартное значение : 330 мкФ10%

расчет коэффициента усиления каскада

 

коэффициент получился меньше заданного. Возьмем величину R_К из стандартного ряда сопротивлений  равной 680 Ом  и рассчитаем вновь:

  что соответствует требованию задания.

Задание № 5

 

Привести схему автоколебательного мультивибратора, указать его назначение. Рассчитать длительность импульсов t_И1 и t_И2, период следования импульсов Т и частоту следования импульсов ƒ.  Построить временные диаграммы U_к1= ƒ(t) и U_к2 = ƒ(t).

Дано: R_К1 = 100 Ом; R_К2 = 82 Ом;  R₁= 2кОм; R₂ = 3кОм;  C₁ = C₂ = 10нФ; E = 15В.

Рассчитать:  t_И1, t_И2, Т,  ƒ.

Решение:

Схема автоколебательного мультивибратора  

                                                                                    +  Е   −

                                   R_К1          R₂                      R₁             R_К2

                                         С₂                                       С₁

                                        VT₁                           VT₂

                  U_ВЫХ1                                                   U_ВЫХ2

Мультивибратор – это релаксационный генератор. Мультивибратор формирует импульсы не синусоидальной формы – на выходе мультивибратора могут быть импульсы прямоугольной или пилообразной  форм. Мультивибратор имеет накопитель энергии – конденсатор и электронный ключ – транзистор – переключение которого обусловлено запасом энергии в конденсаторе. Параметры выходных импульсов определяются параметрами элементов схемы. Мультивибраторы применяются в устройствах автоматики, измерительной и вычислительной техники.

2. Расчёт длительности импульсов проводится по формуле t_И = 0,7 RC

расчет t_И1=  0,7 R₁C₁

расчет    t_И2=  0,7 R₂C₂

 

Длительность фронтов импульсов зависит от времени заряда емкости и определяется по формулам:

Период следования импульсов:

Т = t_И1 +  t_И2 = 14 + 21 = 35мкс

Частота следования импульсов:

Амплитуда импульсов:   по среднему значению

Временные диаграммы выходных  сигналов:   U_к1= ƒ(t) и U_к2 = ƒ(t).

Для построения:   t_И1=  14 мкс;          t_И2= 21 мкс

                               t_Ф1= 2,5 мкс        t_Ф2= 2,05 мкс

                               U_m=12В

   U_К1

                       t_И1

    16

    12

     8

     4

                

       0                                                                                                                        

                  5      10     15     20     25      30                    40    45      50     55     60  t,мкс              

                                                                 t_Ф1

U_К2                 

 

    16                                          t_И2

       

     12

      8  

       4                                           

      0

                   5       10    15     20     25     30      35      40    45     50     55     60      t, мкс    

t_Ф2

Литература

1.  Электронная техника. Программа, методические указания.. М, 2003

2.  Электронные приборы и усилители. Программа, методические указания …М, 1995

Задача № 1 1. Приведите структурную схему усилителя с заданными каскадами; на схеме укажите заданные напряжения. 2. Рассчитайте указанный коэффициент усиления. 3. Перечертите заданную характеристику, укажите её название. Поясни

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу