Розрахунок номіналів компонентів електронних схем

Національний технічний університет України “КПІ” Кафедра Фізичної та біомедичної електроніки КУРСОВА РОБОТА з курсу Аналогова схемотехніка тема Розрахунок номіналів компонентів електронних схем

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 ;

, ;

а
б

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

В даній курсовій роботі проведено розрахунок типових підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах, активних RC–фільтрів нижніх частот та RC–генераторів. Розглянуто і обґрунтовано методику розрахунків.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ