Основы радиоэлектроники и схемотехники

скачать (11698.3 kb.)

  1   2

/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Контрольная работа по курсу

"Основы радиоэлектроники и схемотехники"


2009

Задание 1

Дано:

Uвых = 10 В

Iн = 40 мА

Uвых = 10 мВ

Рассчитать стабилизированный источник питания с мостовой схемой выпрямителя.

Решение:

1. Выберем стабилитрон VD5 исходя из следующих условий:
Uст = Uвых

Iст > Iн
Данным условиям удовлетворяет стабилитрон КС510А, параметры которого приведем в таблице 1.
Таблица 1

Uст, В

Iстmin, мА

Iстmax, мА

rст, Ом

Uст, %/0C

10

1

79

20

+0,08


2. Так как ток Iн = 40 мА, то зададимся коэффициентом стабилизации Kст = 60.

3. Определим амплитуду пульсаций на входе стабилизатора

Kст = Uвхст/Uвых

Uвхст = KстUвых = 600,01 = 0,6 (В)
4. Определим сопротивление гасящего резистора, обеспечивающее требуемый коэффициент стабилизации:

Выберем из ряда с отклонением 5% реальное сопротивление резистора Rг, ближайшим к рассчитанному значению сопротивления имеет резистор с номиналом 1,2 кОм.

5. Определим рабочий ток стабилитрона:
Iстmin Iст (Iстmax-Iн)

Iст = 79-40 = 39 (мА)
6. Определим ток гасящего резистора:
Iг = Iст + Iн = 39 + 40 = 79 (мА)
7. Определим сопротивление нагрузки:

Выберем из ряда с отклонением 5% реальное сопротивление резистора Rн, ближайшим к рассчитанному значению сопротивления имеет резистор с номиналом 240 Ом.

8. Необходимое постоянное напряжение на входе стабилитрона равно:
Uвхст = Uвых + IгRг = 10 + 0,0791200=94,8 (В)
9. Рассчитаем температурный уход выходного напряжения стабилизатора при изменении температуры на +500.

10. Результаты расчета сведем в таблицу 2
Таблица 2

Тип стабилитрона

Uвхст, В

Uвхст, мВ

Uвых, В

Uст, мВ

Uвых, мВ

Iст, мА

Iг, мА

Кст

Rн, Ом

Rг,Ом

КС510А

94,8

600

10

400

10

39

79

60

240

1200


11. Для расчета выпрямителя исходными данными являются следующие рассчитанные параметры стабилизатора:
Uвыхвыпр = Uвхст = 94,8 (В)

Uвыхвыпр = Uвхст = 0,6 (В)

Iнвыпр m = Iг = 79 (мА)
12. Определим амплитуду входного напряжения выпрямителя:
Uвхm = Uвхст + Uвхст + Uпр,
где Uпр – падение напряжения на прямосмещенном диоде выпрямителя.

Примем падение напряжения на одном диоде Uпр = 1 В. Поскольку в мостовой схеме два прямосмещенных диода включенных последовательно, то падение напряжения будет равно 2 В. Отсюда амплитуда входного напряжения выпрямителя равна:
Uвхm = 94,8 + 0,6 + 2 98 (В)
13. Рассчитаем емкость конденсатора, при этом частоту входного напряжения примем равной f=50Гц:

Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора C, ближайшим к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 1500 мкФ.

14. Определим амплитуду обратного напряжения на диоде для мостовой схемы:
Umобр = Uвх m = 98 (В)
15. По рассчитанным параметрам выберем диоды для схемы выпрямителя причем:
Iнвыпр m < Iпрmax

Umобр < Uобрmax
Результаты расчета сведем в таблицу 3.

Таблица 3

Тип диода

С, мкФ

Umобр, В

Uвхm, В

КД226А

1500

98

98


Задание 2

Усилительный каскад с ОЭ

Решение:

1. Для обеспечения стабилизации рабочей точки падение напряжения на резисторе Rэ выбираем из условия:
Uэ = IэRэ = 0,2Uкэ = 0,29 = 1,8 (В)
2. Напряжение питания для обеспечения максимального значения амплитуды неискаженного выходного сигнала выберем исходя из следующего условия:
Uип = 2Uкэ + Uэ = IкRк + Uкэ +Uэ = 29 + 1,8 = 19,8 (В)
3. Сопротивления резисторов RЭ и RК находим по выражениям
Rк = (Uип - Uкэ - Uэ ) / Iк =(19,8-9-1,8)/0,008 = 1125 (Ом) ,

Rэ = Uэ/Iэ,
т.к. можно считать, что Iэ Iк, то сопротивление Rэ будет равно:
Rэ Uэ/Iк 1,8/0,008 225 (Ом)
Выберем из ряда с отклонением 5% реальные сопротивления резисторов Rк и Rэ, ближайшими к рассчитанным значениям сопротивлениями обладают резисторы с номиналами 1,1 кОм и 220 Ом соответственно.

4. Определим ток базы
Iб = Iк/ h21э
Определим по справочнику коэффициент передачи по току для транзистора КТ3102А, h21э = 200…500. Пусть h21э = 300, тогда
Iб = 0,008/300 27 (мкА)
5. Определим потенциал базы транзистора:
Uб = Uбэ + Uэ,
где напряжение база – эмиттер в рабочей точке для кремниевого транзистора можно принять Uбэ = 0,6 В.
Uб = 0,6 + 1,8 = 2,4 (В)
6. Для обеспечения работоспособности схемы стабилизации задаемся током делителя напряжения, образованного резисторами R1 и R2, в десять раз больше, чем ток базы:
Iд = 10Iб = 102710-6 = 0,27 (мА)
7. Находим сопротивления R1 и R2:
R1 = (Uип-Uб)/(Iд + Iб) = (19,8 – 2,4)/(27010-6 + 2710-6) = 74747 (Ом)

R2 = Uб/Iд = 2,4/27010-6 = 8888 (Ом)
Выберем из ряда с отклонением 5% реальные сопротивления резисторов R1 и R2, ближайшими к рассчитанным значениям сопротивлениями обладают резисторы с номиналами 75 кОм и 9,1 кОм соответственно.

8. Определим емкости конденсаторов при выполнении которых значение коэффициента усиления по напряжению на нижней граничной частоте fн = 20 Гц уменьшается не более чем в 2 раз.





где Rвх - входное сопротивление каскада.


где - входное сопротивление транзистора



Значения Uбэ и Iб определим по входным характеристикам транзистора





Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора C1, ближайшим большую сторону к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 68 мкФ.

Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора C2, ближайшим в большую сторону к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 22 мкФ.


Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора Cэ, ближайшим в большую сторону к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 470 мкФ.

9. Рассчитаем коэффициент усиления каскада по току:

10. Рассчитаем коэффициент усиления каскада по напряжению:

где rэ – дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.


где Iэ0 – ток эмиттера в рабочей точке Iэ0 Iк,

т – тепловой потенциал равный 26 мВ.



11. Определим сквозной коэффициент усиления по напряжению:

12. Определим выходное сопротивление:



Определим выходную проводимость транзистора h22э по выходным характеристикам






∆Iк



13. Определим нижние граничные частоты при выбранных емкостях C1, C2 и Сэ:





14. Определим коэффициенты частотных искажений, обусловленных фильтрами, на частоте f=20Гц:
, где n = 1, 2, 3

Мн1 = 1,21

Мн2 = 1,23

Мн3 = 1,26

15. Определим верхние граничные частоты:

где Сэ и Ск справочные данные емкостей переходов транзистора равные 15 пФ и 6 пФ соответственно.
Скэкв = (Ku + 1)Ск = (72,5+1)∙6∙10-12 = 441 (пФ)

(Гц)

(Гц)
16. Определим коэффициенты частотных искажений на частоте f = 20 кГц:
, где n = 1, 2

Мв1 = 1,000004

Мв2 = 1,00005.
Расчет каскада с ОБ


1. Для обеспечения стабилизации рабочей точки падение напряжения на резисторе Rэ выбираем из условия:
Uэ = IэRэ = 0,2Uкэ = 0,29 = 1,8 (В)
2. Напряжение питания для обеспечения максимального значения амплитуды неискаженного выходного сигнала выберем исходя из следующего условия:
Uип = 2Uкэ + Uэ = IкRк + Uкэ +Uэ = 29 + 1,8 = 19,8 (В)
3. Сопротивления резисторов Rэ и Rк находим по выражениям
Rк = (Uип - Uкэ - Uэ ) / Iк =(19,8-9-1,8)/0,008 = 1125 (Ом) ,

Rэ = Uэ/Iэ,
т.к. можно считать, что Iэ Iк, то сопротивление Rэ будет равно:
Rэ Uэ/Iк 1,8/0,008 225 (Ом)
Выберем из ряда с отклонением 5% реальные сопротивления резисторов Rк и Rэ, ближайшими к рассчитанным значениям сопротивлениями обладают резисторы с номиналами 1,1 кОм и 220 Ом соответственно.

4. Определим ток базы
Iб = Iк/ h21э
Определим по справочнику коэффициент передачи по току для транзистора КТ3102А, h21э = 200…500. Пусть h21э = 300, тогда
Iб = 0,008/300 27 (мкА)
5. Определим потенциал базы транзистора:
Uб = Uбэ + Uэ,
где напряжение база – эмиттер в рабочей точке для кремниевого транзистора можно принять Uбэ = 0,6 В.
Uб = 0,6 + 1,8 = 2,4 (В)
6. Для обеспечения работоспособности схемы стабилизации задаемся током делителя напряжения, образованного резисторами R1 и R2, в десять раз больше, чем ток базы:
Iд = 10Iб = 102710-6 = 0,27 (мА)
7. Находим сопротивления R1 и R2:
R1 = (Uип-Uб)/(Iд + Iб) = (19,8 – 2,4)/(27010-6 + 2710-6) = 74747 (Ом)

R2 = Uб/Iд = 2,4/27010-6 = 8888 (Ом)

Выберем из ряда с отклонением 5% реальные сопротивления резисторов R1 и R2, ближайшими к рассчитанным значениям сопротивлениями обладают резисторы с номиналами 75 кОм и 9,1 кОм соответственно.

8. Определим емкости конденсаторов при выполнении которых значение коэффициента усиления по напряжению на нижней граничной частоте fн = 20 Гц уменьшается не более чем в 2 раз.:





где Rвх - входное сопротивление каскада включенного по схеме с ОБ;

Rвых – выходное сопротивление каскада включенного по схеме с ОБ.
Rвых = Rк = 1100 (Ом)




где - входное сопротивление транзистора

где rэ – дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.

h21б – коэффициент передачи по току для схемы с ОБ.


где Iэ0 – ток эмиттера в рабочей точке Iэ0 Iк,

т – тепловой потенциал равный 26 мВ.


h21б = Iк/Iэ = Iк/(Iк+Iб) = 8/8,027 = 0,99








Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора C1, ближайшим большую сторону к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 22 мкФ.

Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора C2, ближайшим в большую сторону к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 15 мкФ.

Выберем из ряда с отклонением 20% реальную емкость конденсатора Cэ, ближайшим в большую сторону к рассчитанному значению емкости имеет конденсатор с номиналом 10 мкФ.

9. Рассчитаем коэффициент усиления каскада по току:

10. Рассчитаем коэффициент усиления каскада по напряжению:

13. Определим нижние граничные частоты при выбранных емкостях C1, C2 и Сэ:





14. Определим коэффициенты частотных искажений, обусловленных фильтрами, на частоте f=20Гц:
, где n = 1, 2, 3

Мн1 = 1,41

Мн2 = 1,44

Мн3 = 1,4
15. Определим верхние граничные частоты:

где Сэ и Ск справочные данные емкостей переходов транзистора равные 15 пФ и 6 пФ соответственно.
Скэкв = (Ku + 1)Ск = (71+1)∙6∙10-12 = 432 (пФ)



(Гц)
16. Определим коэффициенты частотных искажений на частоте f = 20 кГц:
, где n = 1

Мв1 = 1,0000002

Мв2 = 1,00005
  1   2



Рефераты Практические задания Лекции
Учебный контент

© ref.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации