Расчет операционного усилителя (стр. 1 из 3)

Министерство сельского хозяйства российской федерации

Фгоу впо орловский государственный аграрный университет

Факультет Агротехники и энергообеспечения

Кафедра «Электротехники и теплотехники»

Курсовой проект

по дисциплине «Промышленная электроника»

Выполнил: Капитонов А.И.

Группа: Эл-371(1)

Проверил: Деулин Б.И.

Орел, 2010.

Содержание

Введение		3
1. Расчет усилительного транзиторного каскада		5
1.1 Выбор транзистора, определение напряжения источника питания, расчет сопротивления резисторов		5
1.2 Определение h параметров в рабочей точке транзисторного каскада		9
1.3 Определение амплитуды напряжения и тока базы, коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности, и амплитуду напряжения источника сигнала		10
1.4 Расчет емкости конденсаторов и выбор их номиналов		11
2. Расчет инвертирующего усилителя постоянного тока		13
2.1 Расчет сопротивления резисторов		13
2.2 Выбор операционного усилителя		14
3. Расчет логической функции		17
3.1 Упрощение логической функции, пользуясь алгеброй логики		17
3.2 Составление таблицы истинности		18
3.3 Разработка функциональной электрической схемы на базовых элементах		19
Заключение		20
Список используемой литературы		21

Введение

Электроника является универсальным исключительно эффективным средством при решении самых различных задач в области сбора, преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления.

Сфера применения электроники постоянно расширяется. Роль электроники в настоящее время существенно возрастает в связи с применением микропроцессорной техники для обработки информационных сигналов и силовых полупроводниковых приборов для преобразования электрической энергии.

Электроника имеет короткую, но богатую событиями историю, которая составляет чуть более 100 лет. Первый период связан с эпохой вакуумных ламп и с появлением чуть позже ионных приборов. На этой основе были разработаны электронные устройства, а затем долгие голы совершенствовались.

Основным показателем совершенства электронной аппаратуры является плотность упаковки, т. Е. количество элементов схемы в 1 см³ действующего устройства. Если основным элементом электронного устройства являются лампы, то можно достигнуть плотности 0,3 эл/см³.

Создание в конце 40-х годов первых полупроводниковых элементов (диодов и транзисторов) привело к появлению нового принципа конструирования электронной аппаратуры – модульного. Основой при этом является элементарная ячейка-модуль, стандартный по размеру, способам сборки и монтажа. При этом плотность упаковки возросла до 2,5 эл/см³.

Дальнейшее совершенствование полупроводниковых приборов, резисторов, конденсаторов и других элементов, уменьшение их размеров привели к созданию микромодулей. Плотность упаковки при этом превышала

10 эл/см³. Микромодули завершили десятилетнюю эпоху транзисторной электроники привели к возникновению интегральной электроники и микроэлектроники.

Технология изготовления интегральных схем позволила резко повысить плотность упаковки, доведя ее до тычяч элементов в 1 см³.

1. Расчет усилительного транзиторного каскада

1.1 Выбор транзистора, определение напряжения

источника питания, расчет сопротивления резисторов

Исходные данные:

Сопротивление нагрузки R_н= 300 Ом;

Амплитуда напряжения в нагрузке U_нм=2 В;

Внутреннее сопротивление источника сигнала R_G= 500 Ом;

Допустимые частотные искажения на граничной частоте М_н=М_в=1,41;

Максимальная температура окружающей среды Т_м=40 ⁰С;

Нижняя граничная частота F_н=100 Гц

Рассчитаем сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:

, Ом (1)

где: К_R– коэффициент соотношения сопротивлений R_Ни R_К.

К_R=1,2-1,5 при R_Н≤1 кОм;

К_R=1,5-5,0 при R_Н>1 кОм.

кОм.

Номинал резистора R_К выбираем по приложению 2, R_К=0,68 кОм.

Определим эквивалентное сопротивление нагрузки каскада

, Ом (2)

Ом.

Найдем амплитуду коллекторного тока транзистора:

, А (3)

мА.

Определим ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора

, А (4)

где: k_з– коэффициент запаса

k_з– 0,7-0,9

k_з– 0,7 максимальные нелинейные искажения,

k_з– 0,95 максимальный КПД.

мА.

Рассчитаем минимальное напряжения коллектор – эммитер в рабочей точке транзистора:

, В (5)

где: U₀ – напряжение коллектор – эммитер, соответствующее началу прямолинейного участка выходных характеристик транзистора, В;

В.

Если U_кэп_min – меньше типового значения U_кэп =5 В, то выбираем

U_кэп =5 В.

Рассчитаем напряжение источника питания

, В (6)

Значение расчетного напряжения округлим до ближайшего целого числа, 20 В. Принимаем напряжение питания 20 В.

Определим и выберем номинал сопротивления резистора эммитерной цепи транзистора.

, Ом (7)

Ом.

Номинал резистора R_э выбираем по приложению 2, R_э=430 Ом.

Выбираем транзистор из приложения 1 по параметрам:

а) Максимально допустимое напряжение коллектор – эммитер

U_{кэ доп}≥U_п , В (8)

б) максимально допустимый средний ток коллектора

I_{к доп}>I_кп , А (9)

в) Максимальная мощность рассеивания на коллекторе Р_к_max при наибольшей температуре окружающей среды Т_m.

, Вт (10)

Р_к_max– находится по формуле:

, Вт (11)

где: Р_{к доп} – максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды Т₀, Вт;

Т_н_max – максимальная температура перехода, ⁰С;

Т₀– температура окружающей среды, при которой нормируется Р_{к доп}, 25 ⁰С;

По максимально допустимому напряжению эммитер – коллектор и максимально допустимому среднему току коллектора выбираем транзистор КТ-315 Г.

В;

мА

Вычертим выходные характеристики выбранного транзистора.

На выходных характеристиках транзистора КТ 315 Г строим нагрузочную прямую постоянного тока по точкам А и В.

Точка А:

, В

, А (12)

Точка В: