Національний технічний університет
України “КПІ”
Кафедра Фізичної та біомедичної електроніки
КУРСОВА РОБОТА
з курсу Аналогова схемотехніка
тема Розрахунок номіналів компонентів електронних схем
Зміст
1. Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах
1.1 Початкові дані
1.2 Методика розрахунку
1.3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів
2. Активні RC–фільтри нижніх частот
2.1 Початкові дані
2.2 Методика розрахунку
2.3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів
3. RC–генератори
3.1 Початкові дані
3.2 Методика розрахунку
3.3 Кінцева схема з вказаними номіналами елементів
Висновки
1. Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах
1.1 Початкові дані
Рис 1.1 Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах,,включені за схемою: а) з загальним емітером; б) з загальною базою
Табл. 1
№ Варіанту |
Схема включення |
fH, Гц |
fв, кГц |
Мн=Мв |
RH, кОм |
U2m, В |
Тип транзистора |
1 |
ЗЕ , ЗБ |
100 |
120 |
1,1 |
18 |
2 |
МП39 |
Для даних схем включення і у відповідності з номером варіанта був вибраний транзистор МП39. Це германієвий сплавний транзистор p-n-p типу. Призначений для використання в каскадах підсилення напруги проміжної та низької частоти, імпульсних та інших пристроях радіоелектронної апаратури широкого використання. Випускаються в металоскляному корпусі з гнучкими виводами.
Рис.1.1. Транзистор МП39
В таблиці 2 представлені основні характеристики вибраного транзистора.
Табл. 2. Основні характеристики транзистора МП39
Параметри |
Режим вимірювання |
Значення параметрів |
h21Э |
Uкб=5 В, IЭ=1 мА, f=1 кГц , Θокр=200 С |
12 |
IКБО, мкА |
Uкб=5 В, Θокр=200 С |
15 |
Θокр=700 С |
≤400 |
fh21Э, МГц |
Uкб=5 В, IЭ=1 мА |
0.5 |
h11Б ,Ом |
Uкб=5 В, IЭ=1 мА, f=1 кГц |
25 |
h22Б , мкСм |
Uкб=5 В, IЭ=1 мА, f=1 кГц |
3,3 |
Cк, пФ |
Uкб=5 В, f=465 кГц |
60 |
Iк доп, мА |
Uкб=5 В, IЭ=1 мА, f=1 кГц , Θокр=200 С |
40 |
Табл.3. Гранично допустимі експлуатаційні дані транзистора МП39
Параметри |
Режим вимірювання |
Значення параметрів |
UКЭ max , B |
RбЭ=200 Ом, Θокр =400 С |
15 |
UКБ max , B |
-600 С ≤Θокр≤400 С |
10 |
IК max , мА |
-600 С ≤Θокр≤700 С |
40 |
IК нас max , мА |
-600 С ≤Θокр≤700 С |
150 |
IЭ нас max , мА |
-600 С ≤Θокр≤700 С |
150 |
PК max , мВт |
-500 С ≤Θокр≤550 С |
150 |
Θпер max , 0 С |
- |
85 |
1.2 Розрахунок параметрів для схеми з ЗЕ
Транзистор обирається з вимоги забезпечення необхідної амплітуди вихідного сигналу
і смуги пропускання
при заданій вихідній напрузі та коефіцієнті частотних спотворень
в області верхніх частот :
Вибираємо
(для p-n-p транзистора живлення набуває від`ємного значення )
Опір резистора RK
ОЭ
, і допустима ємність конденсатора навантаження Cн.доп.
обираються з умови
На сімействі вихідних характеристик транзистора побудуємо лінію навантаження по постійному струму і визначимо положення точки спокою (Uкэ
A
, Iк
A
, Iб
A
) для режиму класа А. На сімействі вхідних характеристик транзистора по Iб
A
визначається напруга початкового зміщення Uбэ
A
.
Рис. 1.2 Сімейство вхідних характеристик транзистора МП39 схеми з ЗЕ (А - обрана робоча точка).
Рис. 1.3 Сімейство вихідних характеристик транзистора МП39 схеми з ЗЕ (А- обрана робоча точка).
При заданих Е1
=-10 В маємо Uкэ
A
=- 5 В, Iк
A
= 20 мА, Iб
A
= 500 мкА,
Iэ
A
= Iк
A
+Iб
A
=20,5 мА , Uбэ
A
=-0.27 В.
Опір резисторів забезпечуючих початкове зміщення фіксованим струмом бази:
Емність розподільчих конденсаторів С1
, С2
1.3 Розрахунок параметрів для схеми з ЗБ
Транзистор обирається з вимоги забезпечення необхідної амплітуди вихідного сигналу
і смуги пропускання
при заданій вихідній напрузі та коефіцієнті частотних спотворень
в області верхніх частот :
Вибираємо
(для p-n-p транзистора живлення набуває від`ємного значення )
Опір резистора
і допустима ємність конденсатора навантаження
обираються як і в схемі з ЗЕ, тобто
На сімействі вихідних характеристик транзистора побудуємо лінію навантаження по постійному струму і визначимо положення точки спокою (Uкб
A
, Iк
A
, Iэ
A
) для режиму класа А. На сімействі вхідних характеристик транзистора по Iэ
A
визначається напруга початкового зміщення Uэб
A
.
Рис. 1.2 Сімейство вхідних характеристик транзистора МП39 схеми з ЗБ (В - обрана робоча точка).
Рис. 1.3 Сімейство вихідних характеристик транзистора МП39 схеми з ЗБ (В- обрана робоча точка).
При заданих Е1
=-10 В і Е2
=-1 В маємо Uкб
A
=0 В, Iк
A
= 20 мА, Iэ
A
= 20 мА,
Iб
A
= Iк
A
+Iэ
A
=40 мА , Uэб
A
=0.32 В.
Опір резисторів забезпечуючих початкове зміщення фіксованим струмом бази :
Ємність розподільчих конденсаторів С1
, С2
2. Активні RC–фільтри нижніх частот
2.1 Початкові дані
Частота зрізу
.
Схеми фільтрів наведені на рис. 2.1
2.2 Методика розрахунку
Параметри компонентів схеми для фільтрів нижніх частот 1–го порядку
, обираємо
;
,
;
Рис. 2.1. Схеми фільтрів нижніх частот: а – першого порядку; б – другого порядку.
.
Для фільтрів нижніх частот 2–го порядку
, обираємо
;
,
;
,
;
;
,
.
В якості операційного підсилювача можна взяти модель К140УД6.
2.3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів
Схеми фільтрів першого та другого порядків наведені на рис. 2.2.
3. RC–генератори
3.1 Теоретичні відомості
Лінійні електронні осциляторні схеми, які генерують синусоїдальний вихідний сигнал, складаються з підсилювача і частотно-вибіркового елемента - фільтра. Схеми генераторів які використовують RC кола, комбінацію резисторів і конденсаторів, в їх частотно-вибіркових частинах називаються RC генераторами.
3.2 Початкові дані
Частота генерації
,
10
Вихідна напруга
,
2
Схема генератора представлена на рис. 1.
Рис. 2.2 Схеми фільтрів нижніх частот с вказаними номіналами елементів:
а – першого порядку; б – другого порядку.
3.3 Методика розрахунку
Генератор з мостом Віна. В схемі (рис. 1) RC–генератора використовується частотно–залежний позитивний зворотній зв'язок (міст Віна) і частотно–незалежний негативний зворотній зв'язок (НЗЗ) за допомогою резисторів
та
. Для зменшення нелінійних спотворень в ланцюгу НЗЗ резистор
шунтується двома зустрічно ввімкненими стабілітронами
,
з напругою стабілізації
. Коли напруга на виході ОП стає більше
стабілітрон (в залежності від полярності
) відкривається та шунтує резистор
, зменшуючи тим самим коефіцієнт підсилення і попереджує досягнення
рівня
. Резистор
дозволяє регулювати амплітуду вихідної напруги
віл
до .
Вибір та розрахунок допоміжних параметрів.
Приймаємо
,
.
Обрана модель операційного підсилювача: К140УД6
Вхідний струм
,
100
Різниця вхідних струмів
,
Вхідний опір
,
Напруга зміщення нуля
,
Коефіцієнт підсилення напруги
Коефіцієнт ослаблення синфазних вхідних напруг
,
70
Частота одиничного підсилення
,
Вихідний опір
,
150
Максимальний вихідний струм
,
25
Максимальна вихідна напруга
,
Максимальна вхідна диференціальна напруга
,
Напруга живлення
,
Струм споживання
,
Вибір стабілітрона:
,
,
таку напругу стабілізації має стабілітрон КС133Г.
Розрахунок опорів та ємностей
,
;
,
.
Резистори
,
обираються у відповідності з умовами
;
,
де
,
– вхідний, вихідний опір ОП.
Обираємо
,
.
При таких значеннях опорів вказані вище умови виконуються:
;
.
3.4 Кінцева схема з вказаними номіналами елементів
Схема представлена на рис. 2.
Рис. 2
Висновки
|