Расчет электронных схем (стр. 1 из 3)

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра «ТОЭ»

Курсовая работа

По дисциплине: «Электроника микропроцессорные средства и техника связи»

Тема: Расчет электронных схем

Вариант № 103

Выполнил: студент

Проверил

Ижевск 2009

Содержание

Расчет усилителя напряжения на биполярном транзисторе 3

Расчет схемы на операционном усилителе 9

Синтез логической схемы 12

Заключение 16

Список литературы

1.1 Схема усилителя напряжения

Рисунок 1.1 –Схема усилителя напряжения

1.2 Исходные данные для расчета

Максимальная амплитуда напряжения холостого хода источника входного сигнала, EГМ =0,5 В;

Внутреннее сопротивление источника входного сигнала RГ= 200 Ом;

Максимальная амплитуда напряжения нагрузки Uнм=1 В;

Сопротивление нагрузки Rн=1500 Ом;

Нижняя частота усиления fн=20 Гц

Коэффициент частотного искажения на частоте fн Mн=1,6.

1.3 Назначение элементов схемы

VT1 – управляемый биполярный транзистор;

Rб1 и R,б2 – цепь смещения начальной рабочей точки транзистора для обеспечения активного режима работы и усиления в классе А;

RН – эквивалент нагрузки;

Rк – нагрузочный резистор по постоянному току

Rэ – резистор отрицательной обратной связи (ООС) по току;

RГ и ЕГ – эквивалент источника входного сигнала

С1 и С2 – разделительные конденсаторы, исключающие влияние усилителя на источник входного сигнала и нагрузку по постоянному току

1.4 Принцип работы схемы

Входной сигнал накладывается на постоянную составляющую, следовательно, напряжение базы увеличивается. От сюда следует, что транзистор дополнительно приоткрывается, что ведет к увеличению тока базы, так как увеличивается ток базы, то и увеличивается ток коллектора, а напряжение на коллекторе падает.

Конденсатор С2 отсекает постоянную составляющую сигнала, и на выходе получаем отрицательную полуволну. Усиление сигнала происходит за счет коэффициента усиления и больших значений сопротивлений Rk и RН.

При отрицательной полуволне потенциал на базе падает, следовательно, транзистор начинает закрываться. Это ведет уменьшению тока коллектора и тока базы, а так же уменьшается падение напряжения на сопротивлении Rk. Следовательно, напряжение на коллекторе увеличивается, на выходе получаем положительную полуволну.

1.5 Расчет схемы

1.5.1 Определение заданного коэффициента усиления по напряжению

. (1.1)

1.5.2 Расчет сопротивления резистора коллекторной цепи транзистора, кОм

, (1.2)

где

– коэффициент соотношения сопротивлений Rк и Rн

При Rн > 1 кОм, то

=1,5…5,0

.

Округляем до стандартного значения Rк=3,9 кОм.

1.5.3 Расчет сопротивления нагрузки транзистора по переменному току, кОм

кОм. (1.3)

1.5.4 Расчет максимальной амплитуды переменного тока коллектора, мА

мА (1.4)

1.5.5 Ток коллектора в начальной рабочей точке (ток покоя),мА

, (1.5)

где

– коэффициент запаса (0,7…0,95)

принимаем

=0,7

мА

1.5.6 Минимальное напряжение в точке покоя, В

(1.6)

где U0 – граничное напряжение Uкэ транзистора между активным режимом и режимом насыщения.

Для транзисторов малой мощности U0=1 В

1.5.7 Напряжение коллектор-эмиттер в начальной рабочей точке, В

Так как минимальное напряжение в точке покоя удовлетворяет условию UКЭ min,< 5 В, следовательно, принимаем UКЭП =5 В

1.5.8 Сопротивление резистора отрицательной обратной связи(ООС)

(1.7)

Округляем до ближайшего меньшего стандартного значения Rэ=510 Ом

1.5.9 Рассчитаем напряжение источника питания, В

(1.8)

В

Принимаем Eп= 11 В.

1.5.10 Выбор транзистора по предельным параметрам из условий

Uкэ max > EП = 11В

Iк max > Iкn = 1,32 мА

Pк max >

мВт

Выбираем транзистор 2Т104Г со следующими параметрами

Uкэ max =30 В

Iк max =10 мА

Pк max =150 мВт

h21 э =10 - 60

Iэо» Iко =1 мкА

1.5.11 Определим ток базы покоя транзистора

, (1.9)

1.5.12 Рассчитаем напряжение покоя базы –эмиттер, В. Для этого используем относительное выражение для ВАХ эмиттерного перехода транзистора из нелинейной модели Эбера-Молла.

, (1.10)

где т =1,2…3 –поправочный коэффициент, учитывающий неидеальность электронного перехода. Рекомендуется

Iэо – обратный ток эмиттерного перехода.

φТ – температурный потенциал, принимаем равным 0,026 В

Uбэ>3тφТ = 150 мВт, поскольку эмиттер находится в режиме активного насыщения, то в этом случае единицей можно пренебречь.

IЭ ≈IКП,

, (1.11)

В

1.5.12 Рассчитываем ток делителя цепи смещения, мА

, (1.12)

мкА.

1.5.13 Рассчитаем сопротивления цепи смещения:

, (1.13)

кОм.

Округляем до стандартного значения Rб2 =8,2 кОм

, (1.14)

кОм.

Округляем до стандартного значения Rб1 =75 кОм.

1.5.14 Рассчитаем эквивалентное сопротивление цепи смещения:

, (1.15)

1.5.15 Рассчитаем входное сопротивление усилителя:

, (1.16)

где RВХб – входное сопротивление базы.

, (1.17)

кОм

кОм.

1.5.16 Расчёт разделительных конденсаторов:

Принимаем вклады С1 и С2 в частотные искажения на частоте fН равными:

Мнс1=Мнс2=Мнс=

, тогда

, (1.18)

мкФ.

Принимаем С1 =1,8 мкФ.

, (1.19)

мкФ.

Принимаем С2 =2 мкФ

1.5.17 Делаем проверку усилителя на соответствие заданному значению коэффициента усиления по напряжению КU:

, (1.20)

где

– эквивалентное сопротивление входной цепи

(1.21)

Ом

.

Рассчитаем отклонение Кu от Кид:

, т.к. расхождение не более 10% расчёт считаем верным.

1.5.18 Проверка режима работы усилителя по постоянному току:

EП = 11 В

(1.22)

В

В