Универсальный генератор
Изучение свойств и принципов действия усилителей низкой частоты на биполярных транзисторах, а также методики проектирования и расчета генераторов колебаний прямоугольной формы с управляемой частотой следования импульсов. Обоснование структурной схемы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.02.2013 |
| Размер файла | 91,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задание
|
Обозначение |
Значение |
||
|
Мощность, рассеиваемая на нагрузке, Вт. |
Pн |
15 |
|
|
Сопротивление нагрузки, Ом. |
Rн |
5 |
|
|
Нижняя частота, Гц. |
fmin |
10 |
|
|
Верхняя частота, кГц. |
fmax |
10 |
|
|
Амплитуда напряжения на входе оконечного каскада, В. |
Uвх ОК |
2 |
1. Обоснование структурной схемы
усилитель биполярный генератор импульс
Для генерирования прямоугольных импульсов, частота следования которых регулируется с помощью аналогового сигнала, можно выбрать схему функционального генератора с управляемой частотой выходного сигнала. Структурная схема приведена на черт. 1.
Для возбуждения колебаний используется коммутатор (повторитель напряжения, знак которого зависит от состояния транзистора) и триггер Шмидта (компаратор с положительной обратной связью).
Для формирования временных интервалов используется интегратор.
Диф. каскад вводится, так как нижняя частота полосы пропускания равна 0.3 Гц, (смотри ниже) и можно говорить, что выходной усилитель - усилитель постоянного тока (УПТ). Из чего следует, что если использовать на входе выходного усилителя просто емкость, то ее величина будет составлять порядка сотен микрофарад или единиц миллифарад, а это достаточно большие величины.
Оконечный каскад будет выполняться в виде двухтактного каскада, так как нагрузка по заданию низкоомна. При правильном подборе режима работы, применение последнего, позволит повысить КПД и понизить нелинейные искажения на выходе усилителя.
Для «раскачивания» двухтактного усилителя и согласования используется предварительный усилитель ОЭ, управляющий входным током транзисторов.
ГСТ используются для стабилизации токов ОЭ и Диф. каскада.
Для значительного уменьшения нелинейных искажений на выходе генератора, используется ООС.
2. Генератор колебаний прямоугольной формы с регулируемой частотой следования. Частота следования определяется аналоговым сигналом.
Выбираем ОУ. Т.к. мы имеем маломощный генератор, то Umax вых ОУ =10-12 В, а т.к. сигнал меняется в пределах 3-х порядков по частоте, то Umin вых ОУ = 10-12 В, следовательно eсм<10 мВ.
Желательно, чтобы скорость нарастания импульса была больше, а зависимость eсм от Т меньше. Данным параметрам удовлетворяет ОУ К154УД2 Uвых = 10В, Rн = 2 кОм, С = 310 нФ, V = 75 В/мкс, Кeсм = 20 мкВ/K.
2. Стабилитрон - элемент включаемый в схему для стабилизации Uвых при скачках Eп. U стабилизации равно U триггера Шмидта => мы выбираем КС182A, у которого Uст = 8,2 В.
3. R7 UR7 - Uст = 10-8,2 = 1,8 B, R7 = UR7 / IОУ = 1,8В/5мА = 360 Ом
4. R5 - резистор, необходимый для падения на нём части сигнала при открытом диоде VD1 для предохранения от перегрева полевого транзистора (для того, чтобы привести последний в состояние требуется малый сигнал)
R5 = (Uст - Uд)/0,2Im = 7,5 кОм
5. Диод VD1 - необходим для отсечки отрицательного полупериода сигнала, получаемого с триггера Шмидта, для приведения полевого транзистора в открытое состояние (ключ замкнут)
Д220: Im = 5мА, U = 50В - удовлетворяет нашим условиям.
Расчёт интегратора:
IR = IC = 0,8Imax = 4 мА,
R6 = Umax/IR =10В/4мА = 2,5 кОм,
С1 = Umax/4UстFmaxR6 = 6 нФ.
Расчёт инвертирующего усилителя:
Iвых = 5 мА. Необходимо, чтобы большая часть сигнала пошла на интегратор IR4 = 1мА; Iинтеграт. = 4 мА,
R1 = R4 = Uвых/IR4 = 10 В/1 мА = 10 кОм.
Для уменьшения помех, создаваемых усилителем, R2 = R3 = R1||R4 = 10 кОм/2 =5 кОм.
Расчёт делителя напряжения:
Rвх ок = 4,3 кОм,
Uвх ок = 2 В,
Uвых дел = IделR8 = UстабR8/(R8+R9) = Uвх ок = 2 В,
R8 + R9 Rвх ок 4,3 кОм,
8,2R9/(R8+R9) = 2В
R8+R9 = 4,3 кОм, откуда R8 = 3,25 кОм,
R9 = 1,05 кОм.
3. Расчёт оконечного каскада, обеспечивающего усиление сигнала по мощности
Определяем рабочий диапазон оконечного каскада:
fmin = 10 Гц Tmax = 0,1 c
fmax = 104 Гц Tmin = 10-4 c
На вход подаются прямоугольные импульсы
а) На верхних частотах:
OK эквивалентен
Uвых(t) = Um(1 - e-tимп/)
tфр = 2,3, - постоянная времени схемы,
tимп.мин = 1/2Tmin = 1/(2fmax) = 1/(2104) = 510-5 c,
обычно считают tфр = 0,1tимп min = 510-6 с (наша цель - сделать как можно меньше tфр), а так как вч = tфр/2,3, то fвч = 2,3/ tфр2 = 73 кГц
б) На нижних частотах:
OK эквивалентен
Uвых(t) = Ume-tимп/
= /Um = 0,1 (наша цель - сделать как можно меньше ),
Um - = Ume-tимп/, следовательно 1 - = e-tимп/,
нч = tимп/, нч = имп/0,1, имп = 1/2Tmax = 1/(2fmin) = 1/(210) = 0,05c, нч = 0,05/0,1 = ? c, следовательно fнч = 0,3 Гц,
считаем fнч = 0.
fпред (> 5fвч) = 400 кГц, fгран = h21Э fпред = 50400 кГц = 20 Мгц
Определимся с режимами работы транзисторов. Для транзисторов VT1 и VT2 лучше использовать режимы работы класса АВ. Это немного снизит энергетические показатели работы транзисторов, но зато приведет к значительному уменьшению нелинейных искажений на выходе. Для остальных транзисторов выберем режим А.
4. Расчёт параметров транзисторов эмиттерного повторителя (VT1 и VT2)
Потребляемая мощность Pпотр = ImEп; мощность, потребляемая нагрузкой Pн = ImUm; 2Pm pасс. = Pпотр - Pн; P'm pаб = 0, следовательно Eп = 2Um,
Pm pасс =.
Так как Rн = 5 Ом, а Pн = 15 Вт, то амплитудные значения сигнала на нагрузке:
Um н =В, Im н = Um н/Rн = 9/5 = 1,8 А,
а необходимое напряжение питания:
Eп = Uкэ + Um н = 2 + 9 = 11 В.
Требуемый коэффициент усиления КU == 9/2 = 4,5,
а мощность, рассеиваемая на коллекторе одного транзистора:
Рm pасс 0,1= 0,1 112/5 = 2,42 Вт.
Исходя из полученных данных, выбираем транзисторы, так чтобы
PKmax > Pm расс = 2,42 Вт, IKmax > Im н= 1,8 А, UКЭ0max > 2Eп = 22 В,
а fгр/h21Э > 5fвч = 400 кГц:
|
VT1 |
VT2 |
||
|
марка транзистора |
КТ850Б |
КТ851Б |
|
|
тип транзистора |
p-n-p |
n-p-n |
|
|
IKmax - постоянный ток коллектора, А |
2 |
2 |
|
|
UKЭ0max - постоянное напряжение кол.-эм. (Iб=0), В |
45 |
45 |
|
|
PKmax - постоянная рассеиваемая мощность коллектора, Вт |
2,5 |
2,5 |
|
|
статич. коэф-т передачи тока в схеме с ОЭ h21, минимальное значение |
65 |
65 |
|
|
fгр граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, МГц |
20 |
20 |
Найдем ток баз транзисторов (максимальный входной ток) и входное напряжение каждого транзистора оконечного каскада:
IБ max = IKmax/h21Э = Im н/ h21Э = 1,8/65 = 0,028А, UБ max Um н = 9 В,
входное сопротивление оконечного каскада:
Rвх ОК = (h21Э + 1)Rн = 665 = 330 Ом.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика свойств и принципов действия усилителей низкой частоты на биполярных транзисторах. Основные методики проектирования и расчета генераторов колебаний прямоугольной формы с управляемой частотой следования импульсов. Эскиз источника питания.
курсовая работа [56,0 K], добавлен 20.12.2008Разработка структурной схемы усилителя низкой частоты. Расчет структурной схемы прибора для усиления электрических колебаний. Исследование входного и выходного каскада. Определение коэффициентов усиления по напряжению оконечного каскада на транзисторах.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.07.2021Преобразование энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний при помощи релаксационных генераторов. Устройство автоколебательного мультивибратора на дискретных компонентах. Выбор структурной схемы генератора прямоугольных импульсов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.06.2011Назначение и основные характеристики генераторов (частота и скважность вырабатываемых импульсов). Схема и принцип действия одно- и двухрелейного генератора, изучение временных диаграмм. Принцип кварцевой стабилизации частоты. Исследование RC-генератора.
лабораторная работа [3,4 M], добавлен 21.06.2016Условия возникновения генерации синусоидальных сигналов. Обзор генераторов гармонических колебаний. Схема моста Вина. Формулы расчета элементов генераторов. Разработка RC-генератора с фазовращателем на операционном усилителе с частотой генерации 2 кГц.
курсовая работа [144,8 K], добавлен 21.10.2014Мультивибратор как релаксационный генератор электрических колебаний прямоугольного типа с крутыми фронтами. Исследование генератора импульсов на двух транзисторах. Нахождение емкости конденсатора. Форма сигнала мультивибратора. Расчет частоты генератора.
лабораторная работа [186,3 K], добавлен 06.03.2015Основные параметры усилителей низкой частоты. Усилитель электрических сигналов - устройство, обеспечивающее увеличение амплитуды тока и напряжения. Дифференциальный коэффициент усиления. Особенности схемотехники интегральных усилителей низкой частоты.
лекция [621,3 K], добавлен 29.11.2010Расчет усилителя мощности, выходной цепи согласования, предусилительного каскада. Преобразователь синусоидального сигнала в импульсы прямоугольной формы. Кварцевый генератор и делитель частоты. Методика и принципы проектирования схемы индикации, питания.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.07.2014Расчет элементов схемы несимметричного мультивибратора на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом и каналом p-типа. Исследование типичных форм прямоугольных колебаний. Построение временных диаграмм мультивибратора на биполярных транзисторах.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 21.09.2016Виды транзисторных усилителей, основные задачи проектирования транзисторных усилителей, применяемые при анализе схем обозначения и соглашения. Статические характеристики, дифференциальные параметры транзисторов и усилителей, обратные связи в усилителях.
реферат [185,2 K], добавлен 01.04.2010Описание работы каскада с указанием назначения элементов, построением токов и напряжений на вольт-амперных характеристиках транзистора. Обоснование выбора элементов схемы каскада по типу, допуску номинала, мощности, напряжению. Расчет элементов схемы.
курсовая работа [693,5 K], добавлен 09.02.2014Разработка формирователя импульсов трапецеидальной формы - мультивибратора на биполярных транзисторах, триггера на биполярных транзисторах, RC-фильтра, одновибратора в интегральном исполнении. Исследование компаратора на основе операционного усилителя.
курсовая работа [735,3 K], добавлен 23.06.2012Обоснование и выбор функциональной схемы усилителя низкой частоты. Выбор функциональной схемы. Предварительный усилитель и усилитель мощности. Особенности выбора обратной связи и операционного усилителя для ВУ и ПУ. Питание операционных усилителей.
курсовая работа [360,9 K], добавлен 27.02.2010Общие принципы проектирования усилителей на биполярных транзисторах. Расчет разделительных конденсаторов и емкости шунтирующего конденсатора в цепи эмиттера. связи между отдельными усилительными каскадами. Оценка предельных параметров и выбор транзистора.
курсовая работа [307,3 K], добавлен 16.05.2016Методы измерения параметров и характеристик усилителей низкой частоты. Изменение входного сигнала в заданных пределах, частоты генератора. Выходное напряжение при закороченном и включенном сопротивлении на входе усилителя. Входная емкость усилителя.
лабораторная работа [21,8 K], добавлен 19.12.2014Разработка структурной и принципиальной схемы устройства. Расчет двухкаскадной схемы усилителя низкой частоты с использованием полевого и биполярного транзисторов. Выбор навесных элементов и определение конфигурации пленочных элементов усилителя частоты.
курсовая работа [220,7 K], добавлен 22.03.2014Классификация ЛЭ двухступенчатой логики на биполярных транзисторах. Транзисторно-транзисторные ИМС (TTL). Базовая схема элемента T-TTL, его модификации. Характеристика ЛЭ на полевых МДП-транзисторах. Сравнение ЛЭ на биполярных и МДП-транзисторах.
реферат [1,8 M], добавлен 12.06.2009Передача сигналов электросвязи, преобразование энергии источника постоянного напряжения в энергию колебаний при помощи генератора высокой частоты. Назначение, принципы работы и структурные схемы автогенератора, условия и типы режимов их самовозбуждения.
курсовая работа [352,9 K], добавлен 09.02.2010Принципы построения генераторов электрических колебаний. Баланс амплитуд, баланс фаз. Генераторы с трансформаторной связью. Кварцевые генераторы. Генераторы напряжения специальной формы. Генератор треугольного и прямоугольного напряжений. Мультивибраторы.
реферат [179,7 K], добавлен 01.12.2008Электронная вычислительная техника. Описание схемы устройства, расчет фантастронного генератора пилообразного напряжения. Генераторы прямоугольных импульсов, линейно-изменяющегося напряжения, ступенчато-изменяющегося напряжения, синусоидальных колебаний.
дипломная работа [614,9 K], добавлен 17.04.2009
