Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
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: Uвх ус
=10мВ, Uвых ус
= 0,5В, Uвых кпу
= 100мВ. Найти: Ккпу.
, ДРЧ Мf
=100 Гц Решение: 1) Структурная схема усилителя с заданными каскадами Uвх ПОК
Uвх ОК
Вх. уст.р 2) Расчёт коэффициента усиления (Ккпу
) по заданным величинам напряжений. Коэффициент усиления, показывает во сколько раз КПУ, усиливает входное напряжение. За входное напряжение КПУ берем значение Uвх 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 0,707КСР
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 По примеру из методического пособия (рис.8), для решения задачи находим из графика среднее значение КСР
. КСР
=50 Затем находим 0,7КСР
= 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 fН
=0,075 кГц и до fВ
=11,6 кГц. ДРЧ усилителя от fН
=0,075 кГц и до fВ
=11,6 кГц. Рассчитаем значение КСР
=50 = определили из графика, по графику также определяем значение Кf
для частоты 100 Гц оно равно 40 (Кf
=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. fСР
= 1 кГц, КФНЧ
=100, RИС
=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: RСВ
UВХ
R1
и RСВ
– задают коэффициент усиления схемы; R2
согласует неинвертирующий вход ОУ с источником сигнала; RСВ
и ССВ
определяют частоту среза фильтра. 3) Расчет элементов схемы и построение АЧХ. Чтобы согласовать инвертирующий вход ОУ с источником сигнала значение R2
выберем равным RИС
. RИС
по условию задачи равно 1 кОм. Можно записать R2
= RИС
=1кОм Коэффициент передачи фильтра рассчитаем по формуле Величина сопротивления R1
выбирается из расчета от 1 до 3 кОм. Пусть R1
= 2 кОм. Тогда Для расчета емкости ССВ
сначала рассчитываем круговую частоту среза Частота среза определяется цепочкой RСВ
и ССВ
и равна Рассчитаем частоту Строим график: Для построения графика от значений ω был взят десятичный логарифм от полученных ранее значений. lg ωСР
= lg 6280 = 3,8 ;lg ω0
= lg 126∙104
= 6,1 60 50 40 30 20 10 0 6280 126∙104
ω (рад/с) ωСР
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: Ек
= 15В, КООС
= 10, FH
= 75Гц, RH
= 10кОм, IК
max
ДОП
= 30мА, h21э
min
= 10, h21э
max
= 100, rб
= 100 Ом. Рассчитать: элементы схемы и рабочий режим транзистора. Решение: Принципиальная схема резистивного усилителя напряжения: ЕК
RЭ
СЭ
1. Сопротивление нагрузки коллекторной цепи RК
Обычно КЗ
= 0,7…0,8. приняли для задачи КЗ
=0,75 2. Сопротивление резистора в цепи эмиттера RЭ
. Требуемая стабилизация режима работы достигается, если Rэ
≈ 0,1RK
Rэ
≈ 0,1∙ 610 = 61 Ом. Выберем стандарт Rэ
= 62 Ом. 3. Эквивалентное сопротивление делителя Rд1 ,
Rд2
: Rдел
= RЭ
∙ (Si – 1), где Si – коэффициент нестабильности в реальных схемах Si=2…5. Примем среднее значение Si= 3,5. Rдел
= 61 ∙ (3,5 – 1) = 61 2,5 = 152,5 Ом. 4. Определяем рабочий режим транзистора: - минимальный коллекторный ток IKmin
= 0.1∙ IKmax
= 0.1∙ 0.75∙ 30 = 2.25мА. - максимальный коллекторный ток: IKmax
=0.75∙ IK
max
доп
= 0,75 ∙ 30 = 22,5 мА. - максимальное коллекторное напряжение ( UK
Э
max
) - минимальное значение UКЭ
где Uкэнас
= 0,8В, так как для кремниевых транзисторов такое значение напряжения насыщения. Параметры рабочего режима транзистора в рабочей точке: - выходное напряжение UКЭРТ
– напряжение на коллекторе в рабочей точке: Выходной ток - ток коллектора в рабочей точке: Входной ток в рабочей точке - ток базы где h21э
– средне- геометрическое значение коэффициента передачи тока. Входное напряжение – напряжение на базе транзистора в рабочей точке UБЭРТ
: где UБЭ0
– пороговое напряжение биполярного транзистора. Для кремниевых транзисторов UБЭ0
= 0,7 В; rБ
=100 Ом из данных задачи - расчёт делителя Rд1
и Rд2
Стандартное значение Rд2
=180 Ом Стандартное значение Rд1
=1,6 кОм - значение емкости разделительного конденсатора определяется, исходя из нижней частоты диапазона усиливаемого сигнала стандартное значение 0,2 мкФ - Расчет емкости блокировочного конденсатора: расчет коэффициента усиления каскада коэффициент получился меньше заданного. Возьмем величину RК
из стандартного ряда сопротивлений равной 680 Ом и рассчитаем вновь: Задание № 5
Привести схему автоколебательного мультивибратора, указать его назначение. Рассчитать длительность импульсов tИ1
и tИ2
, период следования импульсов Т и частоту следования импульсов ƒ. Построить временные диаграммы Uк1
= ƒ(t) и Uк2
= ƒ(t). Дано: RК1
= 100 Ом; RК2
= 82 Ом; R1
= 2кОм; R2
= 3кОм; C1
= C2
= 10нФ; E = 15В. Рассчитать: tИ1
, tИ2
, Т, ƒ. Решение: Схема автоколебательного мультивибратора RК1
R2
R1
RК2
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 tИ
= 0,7 RC расчет tИ1
=0,7 R1
C1
расчет tИ2
=0,7 R2
C2
Длительность фронтов импульсов зависит от времени заряда емкости и определяется по формулам: Период следования импульсов: Т = tИ1
+ tИ2
= 14 + 21 = 35мкс Частота следования импульсов: Амплитуда импульсов: Временные диаграммы выходных сигналов: Uк1
= ƒ(t) и Uк2
= ƒ(t). Для построения: tИ1
=14 мкс;tИ2
=21 мкс tФ1
= 2,5 мкс tФ2
= 2,05 мкс Um
=12В tФ1
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 t, мкс tФ2
Литература
1. Электронная техника. Программа, методические указания.. М, 2003 2. Электронные приборы и усилители. Программа, методические указания …М, 1995
|