Усилительный каскад с ОБ

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

по основам электроники

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД С ОБ

Выполнил:

Жубандыков А.



Оглавление

1. Принципиальная электрическая схема усилительного каскада

2. Инвертирующий усилитель переменного тока

3. Упрощение функции

Заключение

Литература



1. Принципиальная электрическая схема усилительного каскада

Рис. 1. - Принципиальная электрическая схема усилительного каскада:

Исходные данные:

RH = 400 Ом;

UHM = 2,5В;

RG = 350 Ом;

FH = 150 Гц;

MH = 1,41;

Тmax = 400C.

Рассчитываем сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора:

RK = (1 + KR) = (1 + 1,2) 400 = 880 KR = (1,2 ?1,5)



Выберем номинал сопротивление резистора RK = 910 Ом.

Определяем эквивалентное сопротивление каскада:

R'H = RH RK ? RH + RK = 910 x 400 ? 1310 = 277,86

Найдем амплитуду коллекторного тока:

Ikm = UHm ? R'H = 1 ? 277,86 = 3,6 ? 10 - 3

Рассчитаем ток покоя транзистора:

Ikп = Ikm ? K3 = 3,6 ? 10 - 3 ? 0,8 = 4,5 ? 10 - 3

Определим минимальное напряжение коллектор - эммитер в рабочей точке транзистора:

Uкэпmin = UHm + U0 = 2,5 + 1 = 3,5

Т. к.:

Uкэпmin меньше типового значения;

Uкэп = 5В.

Принимаем:

Uкэп = 5В.

Рассчитаем напряжение источника питания:

Uп = Uкэп + IkпRk ? 0,8 = (5 + 4,5 ? 910 ? 10 (- 3)) ? 0,8 = 11,37

Выберем напряжение питания Uп = 11В.

Определим сопротивление резистора эмиторной цепи:



Rэ = 0,2 ? Uп ? Iкп = 0,2 ? 11 ? 0,0045 = 488,9

Номинал резистора:

Rэ = 470 Ом.

Характеристики транзистора КТ315Б:

Uкздоп = 15 В;

Iкдоп = 100 мА;

Рк доп = 150 мВт;

Тп max. = 1200С.

На выходных характеристиках транзистора КТ315Б построим нагрузочную прямую постоянного тока по точкам А, В:

Точка А: Uк - э = 0, Iк = Uп ? (Rк + Rэ) = 11 ? (470 + 910) = 8 ? 10 - 3

Точка В:

Uкэ = Uп;

Iк = 0.

Уточним напряжение Uкэ в точке покоя: 5 В.

Рассчитаем мощность в точке покоя транзистора: 8 ? 10 - 3 ? 5 = 40 ? 10 - 3 Вт.

Определим наибольшую мощность рассеивание транзистора при максимальной рабочей температуре:

Pkmax = Pkдоп ? (Tпmax - T'm) ? (Tпma x - T0) = 150 ? 10 - 3 ? (120 - 40) ? (120 - 25) = 126,32 ? 10 - 3

- следовательно, транзистор КТ315Б выбран правильно.

Находим координаты рабочей точки С на входной характеристике транзистора:

Iбп = 0,1мА;

Uбэп = 0,706 В.

Определим ток базового делителя Rб1, R б2:

ID = (5) Iбп = 5 ? 0,1 ? 10 - 3 = 0,5 ? 10 - 3

Рассчитаем сопротивление резистора базового делителя:

R б2 = (Uбэп + Ikп Rэ) ? ID = (0,706 + 4,5 ? 10 - 3 ? 470) ? 0,5 ? 10 - 3 = 5,6

Номинал сопротивление резистора 5,6 кОм.

Определим сопротивление резистора базового делителя:

Rб1 = R б2 (Uп ? (Uбэп + Ikп Rэ) - 1) = 5,6 ? 10 - 3 (11 ? (0,706 + 4,5 ? 10 - 3 ? 470) - 1) = 16,24 ? 103

Номинал резистора:

Rб1 = 16 кОм.

Найдем эквивалентное сопротивление базового делителя:

RD = (Rб1 R б2) ? (Rб1 + R б2) = 16 ? 103 ? 5,6 ? 103 ? (16 ? 103 + 5,6 ? 103) 103 = 4,15 ? 103

По выходным характеристикам транзистора определим h21э в рабочей точке транзистора:

h21э = ?Ik ? ? Iб = 9,2 ? 10 - 3 ? 0,1 ? 10 - 3 = 92

По входным характеристикам найдем:



h11э = ?Uбэ ? ?Iб = 0,94 ? 0,6 ? 10 - 3 = 1567

Найдем входное сопротивление каскада:

Rвх = h11э RD ? (h11э + RD) = 1567 ? 4,15 ? 103 ? (1567 + 4,15 ? 103) = 1137,5

Рассчитаем выходное сопротивление каскада: 910 Ом.

Построим на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, проходящего через рабочую точку С и имеющую наклон:

?Ik ? ?UК - Э = 1 ? R'H = 1 ? 277,86 = 3,6 ? 10 - 3 A ? B

Находим амплитуду тока базы по выходным характеристикам: 2 = 0,1 ? 2 = 0,05.

Определим по входным характеристикам амплитуду входного напряжения транзистора: 2 = 0,94 ? 2 = 0,47.

Определим коэффициент усиления каскада по току:

K1 = h21э ? R'H ? RH = 92 ? 277,86 ? 400 = 64

Найдем коэффициент усиления каскада по напряжению:

Ku = K1 ? RH ? (RG + Rвх) = 64 ? 400 ? (350 + 1137,5) = 17,2

Рассчитаем коэффициент усиления каскада по мощности:

Kp = KI ? Ku = 64 ? 17,2 = 1101



Определим амплитуду напряжения источника сигнала:

UGm = UHm ? Ku = 1 ? 17,2 = 0,058 B

Распределим частное искажение в области нижних частот, вносимые емкостями конденсаторов Ср1, Ср2, Сб1 равномерно между ними: Мн1 ? 3 = 1,411 ? 3 = 1,12.

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора:

Ср1 = 1 ? 2П FH (RG + Rвх) (Мнс2 - 1) 1 ? 2 = 1 ? 6,28 ? 150 ? 1487,5 ? (1.122 - 1) 1 ? 2 = 1,4 ? 10 - 6 Ф

Определим емкость разделительного конденсатора:

Ср2 = 1 ? 2П FH (Rвых + RH) (Мнс2 - 1) 1 ? 2 = 1 ? 6.28 ? 1310 ? 150 ? 0.5 = 1.6 ? 10 - 6Ф

Найдем емкость блокировочного конденсатора:

Сб1 = 1 ? 2П FH R_(Н) v((М_НС^2 - 1)) = 1 ? 6,28 ? 150 ? 277,86 ? 0,5 = 7,5 ? 10 - 6Ф

Выберем емкость конденсатора Сб1 = 7,5 мкФ.

2. Инвертирующий усилитель переменного тока

Требуется рассчитать схему инвертора.

Исходные данные:

RG1 = 75 кОм;

Ku1 = 50;

Д = 26 Дб;

Fн = 20 Гц.

Рис. 2. - Инвертирующий усилитель переменного тока:

Определим произведение сопротивления источника сигнала на коэффициент усиления: 75 ? 103 ? 50 = 3,75 ? 106 Ом.

Рассчитываем сопротивление входного резистора:

R1 = 5 ? RG1 = 5 ? 75 ? 103 = 3,75 ? 105

Выберем номинал резистора R1 = 3,6 ? 105 Ом.

Находим сопротивление резистора R1 = 3,6 ? 105 Ом.

Рассчитываем сопротивление резистора:

R3 = (Ku1 - 1) R1 = 49 ? 3,6 ? 105 = 17,64 ? 106

Выберем номинал резистора R3 = 18 МОм.

К140УД6 имеет следующее параметры:

Kuoy = 70 ? 103 - коэффициент усиления по напряжению;

?iвх = 10 ? 10 - 9 - разность входных токов ОУ;

Uсмв = 5 ? 10 - 3 - внутреннее напряжение смещения.

??iвх ? ?T = 0,1 10 - 9А ? 0C

- тепловой дрейф разности входных токов.

?Uсмв ? ?T = 20 10 - 6 B ? 0C

- тепловой дрейф внутреннего напряжения смещения.

Так как:

11 В - максимальное напряжение на выходе ОУ;

15 В - типовое напряжения питания.

Принимаем напряжение питания ОУ сумматора 15В.

Рассчитываем допустимое напряжение смещение ОУ:

Uсм доп = Uвых мах оу ? Ku1 ? 10 - D ? 20 = 11 ? 50 ? 10 - 26 ? 20 = 4,4В

Найдем напряжение смещение ОУ от разности входных токов:

Uсм1 = ?iвх ? Rвхо + (??iвх ? ?T) ? Rвхо (Tm - Tо) = 10 - 8 ? 3,6 ? 105 + 10 - 10 ? 3,6 ? 105 ? 15 = 4,14 ? 10 - 3В

Определим напряжение смещение ОУ, вызванное смещением ОУ:

UсмII = Uсмв + (?Uсмв ? ?T) (Tm - Tо) = 20 ? 10 - 6 ? 15 + 5 ? 10 - 3 = 5,3 ? 10 - 3В



Суммарное напряжение смещение:

Uсм = UсмII + Uсм1 = (4,14 + 5,3) 10 - 3 = 9,44 ? 10 - 3В

Следовательно, ОУК140УД6 обеспечивает заданный динамический диапазон выходного напряжения во всем интервале рабочих температур для ОУК140УД6 выбран правильно.

Определим максимальную амплитуду источника сигнала:

UGm2 = Uвых мах оу ? Ku1 = 11 ? 50 = 0,22 B

3. Упрощение функции

Задача логическая функция:

F = X ? Y (Z + X) + A_1 + A_2

Упростим данную функцию, пользуясь законами алгебры логики:

F = X ? Y (Z + X) + X ? YZ ? ZY (XZ + X) = (X ? YZ + X ? YZ) + (ZYX + ZYX) = X ? Y + ZY = Y (X ? Z)

Рис. 3. - Базовый логический элемент:



Рис. 4:



Заключение

В работе мы рассчитали показатели для усилительного транзисторного каскада:

- выбран транзистор, определили напряжение источника питания Uп, рассчитали сопротивление резисторов и выбрали их номиналы;

- определили h - параметры, h11э, h21э в рабочей точке транзисторного каскада, его входные и выходные сопротивления R вх,R вых.;

- нашли амплитуды напряжение и тока базы Uб I б, коэффициенты усиление каскада по току, напряжению и мощности K1, Ku,Kp и амплитуду напряжение источника сигнала UGm;

- рассчитали емкости конденсаторов, выбрали их номинал.

Также, по заданной схеме на операционном усилитель мы:

- выбрали операционный усилитель К140УД6;

- определим максимальные амплитуды источников сигнала.

Решая логическую функцию, мы:

- упростили функцию, пользуясь алгебры логики;

- составили таблицу истинности;

- разработали функциональную электрическую схему на базовых элементах.



Литература

1. В.И. Лачин, Н.С. Савелов, Электроника: Учебное пособие, издательство «Феникс», 2012. - 576 стр.

2. Г.Н. Горбачев и др. Промышленная Электроника: Энергоатом издательство, Москва 2011 г., 320 стр.

3. Методические рекомендации.

4. Справочники по преобразовательной технике.

5. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов, Москва, 2012 г. транзистор инвертор усилитель

6. Основы промышленной электроники: Учебник для вузов. В.Г. Герасимов, Москва, 2009 г.

7. Гусев В.Г., Гусев Ю.М., Москва. Электроника, Высшая школа 1986 г.

8. Электронные вычислительные машины: Учебное пособие для вузов: Я. Савельев и др., Москва, 2009 г.

9. Токхайм Р., Микропроцессоры. Курс и упражнения., Москва: Энергоатомиздат, 2007 г.

Размещено на Allbest.ru

...