Электронных схем расчет – Скачать Изъюрова Г.И. — Расчёт электронных схем. Примеры и задачи

Расчет электронных схем

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

h31 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

mirznanii.com

Методы анализа и расчета электронных схем

Министерство образования и науки Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Н. С. Легостаев, К. В. Четвергов

МЕТОДЫ АНАЛИЗА И РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Учебное пособие

Томск «Эль Контент»

2012

УДК 621.38.061.001.24(075.8) ББК 32.85я73

Л387

Рецензенты:

Чепков В. В., канд. техн. наук, зав. лабораторией систем электропитания ФЛ ООО «Технологическая компания Шлюмберже» в г. Томске;Чернышев А. Ю., канд. техн. наук, доцент кафедры электропривода

и элетрооборудования Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Легостаев Н. С.

Л387 Методы анализа и расчета электронных схем : учебное пособие / Н. С. Легостаев, К. В. Четвергов. — Томск : Эль Контент, 2012. — 160 с.

ISBN 978-5-4332-0076-0

Рассмотрены общие положения моделирования, анализа и расчета электронных схем, вопросы формирования математических моделей аналоговых схем с активными электронными компонентами в операторной и временной формах, матричные и топологические методы анализа электронных схем. Приведены модели основных типов активных электронных компонентов.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 210100 «Электроника и наноэлектроника».

УДК 621.38.061.001.24(075.8) ББК 32.85я73

ISBN 978-5-4332-0076-0

© Легостаев Н. С.,

 

Четвергов К. В., 2012

 

© Оформление.

 

ООО «Эль Контент», 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

5

1 Общие положения моделирования, анализа и расчета электронных

 

схем

7

1.1 Задачи проектирования электронных схем . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.2Общие вопросы математического моделирования . . . . . . . . . . . . 9

1.3Классификация математических моделей . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4Этапы математического моделирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.5 Методы реализации математических моделей . . . . . . . . . . . . . .

14

2 Математическое описание электронных схем

16

2.1Задачи проектирования электронных схем . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2Топологические модели электронных схем . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3 Математические модели компонентов электронных схем . . . . . . . 35

2.4Полные уравнения электронных схем и их преобразования . . . . . . 45

3 Схемные функции и их анализ

66

3.1Понятие и виды схемных функций электронных схем . . . . . . . . . 66

3.2Формы представления схемных функций . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.3 Частотные и временные характеристики и их параметры . . . . . . .

72

4 Анализ линейных электронных схем операторными методами

78

4.1Определение схемных функций по матрично-векторнымпараметрам электронных схем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

4.2Определение схемных функций электронных схем методом

сигнальных графов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

5 Анализ электронных схем во временной области

115

5.1Математическое описание электронных схем в базисе переменных состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

5.2Реализация математических моделей в базисе переменных состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

4 Оглавление

Литература

142

Приложение А Ответы на контрольные вопросы

143

Список условных обозначений и сокращений

149

Глоссарий

151

ВВЕДЕНИЕ

Анализ и расчет схемотехнических решений относятся к числу важнейших задач, решаемых при проектировании электронных устройств различного функционального назначения, включая устройства промышленной электроники. Постоянное усложнение функций, возлагаемых на электронные устройства, и повышение предъявляемых к ним требований диктует необходимость автоматизации проектно-расчетныхработ. В настоящее время разработано большое количество универсальных и специализированных программных комплексов, существенно расширяющих возможности моделирования, анализа и расчета электронных цепей, эффективное применение которых в значительной мере зависит от степени подготовки в области автоматизации схемотехнического проектирования и не сводится лишь к привитию навыков пользования этими программными комплексами. Наряду с задачами, при решении которых можно использовать универсальные программы, постоянно появляются задачи, на которые возможности существующих универсальных и специализированных программ не распространяются. В этих случаях приходится выполнять весь комплекс исследовательских работ от формирования математических моделей до разработки алгоритмов и программ их реализации, опираясь на знание математического аппарата теории электронных схем.

Методология моделирования, анализа и расчета электронных схем развивается по двум основным направлениям. Первое направление основано на использовании линейных математических моделей и операторных методов их реализации. Поскольку математический аппарат анализа и расчета линейных электронных схем обеспечивает решение широкого класса задач исследования электронных схем, данное направление остается актуальным до настоящего времени. Второе направление методологии исследования электронных схем связано с развитием и использованием наиболее универсальных методов анализа и расчета, направленных на реализацию нелинейных математических моделей.

Материал учебного пособия отражает оба направления методологии анализа электронных схем, связанных с применением и операторных, и временных математических моделей. При этом основное внимание уделяется матричным методам формирования и реализации математических моделей, наиболее пригодных к автоматизации.

Соглашения, принятые в книге

Для улучшения восприятия материала в данной книге используются пиктограммы и специальное выделение важной информации.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Эта пиктограмма означает определение или новое понятие.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Эта пиктограмма означает внимание. Здесь выделена важная информация, требующая акцента на ней. Автор здесь может поделиться с читателем опытом, чтобы помочь избежать некоторых ошибок.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Эта пиктограмма означает выводы. Здесь автор подводит итоги, обобщает изложенный материал или проводит анализ.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Контрольные вопросы по главе

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Глава 1

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ, АНАЛИЗА И РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

1.1 Задачи проектирования электронных схем

Основу проектно-конструкторскойдеятельности бакалавра по направлению подготовки 210100.62 «Электроника и наноэлектроника» составляет расчет и проектирование электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования [4].

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Проектирование — это создание описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего технического объекта, на основе первичного описания этого объекта (технического задания).

.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Втехнике проектирования все величины, характеризующие технический объект, называют параметрами. Различают внутренние, внешние и выходные параметры.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Внутренние параметры W характеризуют отдельные компоненты проектируемого устройства.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Их разделяют на первичные внутренние(физико-технические)параметры, которые отражают конструктивно-технологические и электрофизические свойства

 

Глава 1.

Общие положения

8

моделирования, анализа и расчета

электронных схем

 

 

 

компонентов, и вторичные внутренние (электрические) параметры, которые характеризуют соотношения между токами и напряжениями на полюсах компонентов схемы. К первичным относятся геометрические размеры отдельных полупроводниковых областей, электрические характеристики полупроводниковых материалов и т. д. К вторичным внутренним параметрам — сопротивления резисторов, емкости конденсаторов и т. п.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Внешние параметры Q характеризуют условия, в которых работает устройство (температура и влажность окружающей среды, начальное состояние устройства, параметры входного воздействия, конкретные значения времени или частоты, параметры нагрузки, уровень помех, радиации и т. п.)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Выходные параметры характеризуют количественные значениятехнико-экономическихпоказателей, определяемых функциональным назначением технического объекта как целостной системы.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Выходные параметры разделяют на первичные и вторичные.

Первичные выходные параметры (фазовые переменные) X характеризуют состояние электронного устройства: токи и напряжения на полюсах компонентов схемы, узловые напряжения, контурные токи, выходные напряжения и токи.

Вторичные выходные (схемные параметры, схемные функции) определяются отношениями фазовых переменных друг к другу. Вторичные выходные параметры зависят от структуры электронной схемы и внутренних параметров. Вторичные выходные параметры позволяют определить реакцию электронной схемы на внешние воздействия различных видов. Во временной области схемные параметры представляются в виде переходной и импульсной переходной характеристик, а в частотной — в виде частотных характеристик (АФЧХ, АЧХ, ФЧХ и др.). К выходным схемным параметрам относят также параметры названных характеристик: длительности задержек и фронтов выходных сигналов; входное и выходное сопротивления схемы в диапазоне частот или на фиксированной частоте; граничные частоты полосы пропускания; максимально допустимая величина помехи по входному воздействию; мощность рассеяния в элементах; амплитуда выходного сигнала или его среднее значение и др.

Все задачи, решаемые при проектировании, могут быть сведены к следующим основным видам: синтез структуры и параметров электронной схемы, расчет, анализ, параметрическая и структурная оптимизация.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Синтез — создание описания еще не существующего технического объекта на основе требований к выходным параметрам при заданных внешних параметрах.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Общие вопросы математического моделирования

9

При этом определение состава элементов электронной схемы и порядка их связей между собой носит название структурного синтеза, а определение значений внутренних параметров электронной схемы —параметрического синтеза.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Расчет электронной схемы представляет собой определение выходных параметров при известных постоянной структуре и значениях внутренних и внешних параметров.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Основными видами расчета электронных схем являются расчет статического режима (режима покоя), расчет частотных характеристик и расчет переходных процессов.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Анализ — определение изменений выходных параметров в зависимости от изменения внутренних или внешних параметров при известной постоянной структуре.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Анализ электронной схемы сводится к многократному решению задач расчета. К типовым видам анализа относится анализ чувствительности выходных параметров к изменениям внутренних или внешних параметров, а также статистический анализ, направленный на получение вероятностных оценок надежности схемы.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Оптимизация — поиск структуры и значений внутренних параметров электронной схемы, обеспечивающих наилучшие в заданном смысле значения выходных параметров при заданных внешних параметрах.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Выбор оптимальной структуры представляет собой структурную оптимизацию, а поиск оптимальных значений внутренних параметров при известной постоянной структуре —параметрическую оптимизацию.

1.2 Общие вопросы математического моделирования

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Моделирование — это способ исследования, основанный на замене реального объекта физическим или абстрактным объектоманалогом (моделью), изучении свойств этого аналога и переносе полученных результатов на исходный объект.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Глава 1.

Общие положения

10

моделирования, анализа и расчета

электронных схем

 

 

 

В зависимости от характера модели различают физическое (материальное) моделирование иматематическое моделирование [2].

Физическое моделирование предполагает, что в качестве модели используется материальный объект, поведение которого с достаточной точностью соответствует поведению исследуемого объекта.

При математическом моделировании модель представляет собой абстрактный образ реального объекта, выраженный в виде математических соотношений и условий.

В общем случае под математической моделью обычно понимается любое математическое описание, отражающее с требуемой точностью поведение реального объекта в заданных условиях и позволяющее определить все интересующие свойства этого объекта.

Основными требованиями, предъявляемыми к математическим моделям, являются требования адекватности, универсальности (полноты), достаточной простоты (экономичности), продуктивности, робастности и наглядности.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Адекватность — способность модели отражать заданные свойства моделируемого объекта с требуемой точностью.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Универсальность модели определяется числом и составом учитываемых в модели внешних и выходных параметров реального объекта.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Требование достаточной простоты (экономичности)означает возможность экономной реализации модели с приемлемой точностью современными средствами исследования.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Количественно экономичность математических моделей характеризуется затратами вычислительных ресурсов на их реализацию.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Требование продуктивности математической модели состоит в возможности определить в реальных условиях численные значения всех исходные данных, необходимых для реализации модели.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Робастность математической модели означает ее устойчивость относительно погрешностей в исходных данных.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

studfiles.net

Расчет электронных схем

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,

 

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

h31 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

В.

 

1.5.19 Проверка работоспособности схемы по условиям:

UКП> Uбп – активный режим работы;

класс усиления А

UКП-Uбп>Uнт

IКП RК> Uнт

обеспечивает класс усиления А

UКП =5,8 В >Uбп = 1,05 В – обеспечивает активный режим работы;

UКП-Uбп = 5,8 – 1,05 = 4,75 В > Uнт = 1 В

В > Uнт =1 В.

В результате расчета получим схему со следующими заданными параметрами

Кu- 2;

RВХ = 5,8 кОм;

RВЫХ = RК = 3,9 кОм.

Работает в классе усиления А.

Параметры схемы:

Rб1 = 75 кОм;

Rб2 = 8,2 кОм;

Rэ =510 Ом;

Rк =3,9 кОм;

RН =1,5 кОм;

RГ =200 Ом;

С1 =1,8 мкФ;

С2 =2 мкФ;

VT1 – 2Т104Г.

 

1.5.20 Построим нагрузочные характеристики транзистора по постоянному и переменному токам

 

А.

;

.

Берем мА, тогда В.

Построим нагрузочную характеристику по полученным выше данным

остроим нагрузочную характеристику по полученным

Раздел 2. Расчет схемы на операционном усилителе

 

2.1 Исходные данные

Внутренние сопротивления источников сигнала – RG1 =25 кОм, RG1=25кОм

Коэффициенты усиления по напряжению – Кu1 =30, Кu2=20

Динамический диапазон – D =28 дБ

Максимальная рабочая температура – Tм =30 ÅС

 

2.2 Схема неинвертирующего усилителя

 

Рисунок 2.1 – Схема неинвертирующего усилителя

 

2.3 Назначение элементов схемы

DA1 – усиливающий элемент

R1 ,R2 ,R4 – служат для получения требуемого коэффициента усиления

R3 — компенсационный резистор, служит для компенсации ошибки ОУ, которая возникает при протекании входного тока смещения ОУ через резисторы, подключенные к инвертирующему входу.

RG1 ,UG1 ; RG2 ,UG2 — Эквиваленты источников входного сигнала схемы по постоянному току.

 

2.4 Принцип действия схемы

Суммирующий усилитель является частным случаем инвертирующего усилителя, на выходе которого получается повернутый на 180є входной сигнал, пропорциональный алгебраической сумме входных сигналов. Поскольку точка суммирования токов А имеет нулевой потенциал (приняли потенциал инвертирующего входа равным нулю), можно записать I1=Uвх1/R1 I2=Uвх/R2. Ток в цепи обратной связи равен по 1 закону Кирхгофа сумме входных токов Iос=I1+I2. Тогда выходное напряжение сумматора

Из формулы видно, что усиление по каждому входу можно регулировать, меняя сопротивление входной цепи. Достоинством сумматора на ОУ является то, что суммирование напряжений производится независимо друг от друга, то есть без взаимных помех источников суммируемых сигналов, так как эти сигналы суммируется относительно земли.

 

2.5 Расчет схемы

2.5.1 Рассчитаем сопротивление R1, кОм так как Ku1RG1>Ku2RG2: 750>500

Для обеспечения минимального влияния сопротивления источника сигнала RG1 на значение коэффициента усиления Ku1 необходимо, чтобы входное сопротивление R1 было много больше сопротивления источника сигнала RG1 в 5…10 раз

, (2.1)

кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R1 = 130 кОм.

 

2.5.2 Рассчитаем значение сопротивления резистора обратной отрицательной связи R4.

, (2.2)

кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R4 = 3900 кОм

 

2.5.3 Рассчитываем значение сопротивления резистора R2

кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R2 = 200 кОм

 

2.5.4 Рассчитываем значение компенсирующего резистора на втором входе ОУ

кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R3=82кОм

2.5.5 Выберем операционный усилитель согласно следующих условий:

 

max{R1,, R2,, R3,}

Rвых ОУ

Uсм доп > U∑см ОУ

 

Выбираем операционный усилитель К140УД6 со следующими параметрами операционного усилителя

Коэффициент усиления ;

Входное сопротивление Rвх = 1 МОм;

Выходное сопротивление Rвых = 1 кОм;

Разность входных токов ∆Iвх = 10 нА;

Тепловая разность входных токов нА/К;

Напряжение смещения Uсм =5 мВ;

Температурный дрейф напряжения смещения мкВ/К;

Напряжение питания Uпит = í15 В.

Условия пригодности ОУ по входному и выходному сопротивлению выполняются. Проверим условие по напряжению смещения.

 

2.5.6 Рассчитаем Uсм доп по эквивалентному коэффициенту усиления KU экв

=30+20=50, (2.4)

и заданному динамическому диапазону D:

, (2.5)

где допустимое смещение на выходе усилителя находим следующим образом:

,

Uвых max =11 В,

В

Принимаем KU2 = 0, тогда .

мВ.

 

2.5.7 Рассчитаем суммарное, приведенное ко входу, смещение ОУ по следующей формуле

, (2.6)

где — напряжение смещения, вызываемое разностью входных токов;

— напряжение смещения, вызываемое тепловым дрейфом входных токов;

— тепловое смещение напряжения;

(2.7)

мВ.

, (2.8)

где T0 – температура при нормальных условиях T0 = 25 ÅС

мВ.

, (2.9)

мВ,

мВ

мВ > мВ, следовательно операционный усилитель выбран правильно.

2.6 Найдем максимально допустимую амплитуду напряжения источника сигнала:

В (2.10)

 

В

Раздел 3. Синтез логической схемы

 

3.1 Исходные данные

 

Логическая функция: F =

Стоимость схемы :

где n –общее число координат;

r –размерность куба;

k –число кубов, на которых функция равна 1;

 

.

 

3.2 Минимизация логической функции

Составляем карту Карно, выделяем соседние минтермы и минимизируем функцию. При этом строим максимальные кубы на клетках, где функция равна 1. Находим клетки, которые покрываются только одним кубом, и удалив, из рассмотрения кубы, которые покрывали что-то из удаленных клеток, если клетки, покрываемые удаляемыми кубами, имеют покрытие в виде другого куба равной или большей размерности по сравнению с отбрасываемым кубом.

 

 

X1 X2 X3

 

X4 X5

000

010

110

100

 

101

111

011

001

00

1

1

1

1

1

1

1

 

01

1

     

1

     

11

1

   

1

1

     

10

 

1

   

1

 

1

 

 

После минимизации функция имеет вид:

С min=

 

Её стоимость равна:

.

 

3.3. Факторизация покрытий.

 

Находим µ — произведения всех кубов с помощью таблицы изображенной ниже.

 

 

1xx00

101xx

01xx0

X0011

1xx00

…….

     

101xx

1мммм

…….

   

01xx0

мммм0

ммммм

…….

 

x0011

ммммм

м0ммм

ммммм

…….

0000x

ммм0м

м0ммм

0мммм

м00мм

 

Отбираем маскирующий куб См1= м00мм,имеющий максимальную стоимость. Таким образом исходное покрытие разбивается на три части. Вверху располагаются кубы, которые не покрываются маскирующим кубом. Затем записывается маскирующий куб. Под ним записываются отмаскированные кубы с прочерками на тех координатах, которые не равны µ в маскирующем кубе.

 

 

Далее повторяем все действия проделанные выше. Алгоритм заканчивается , когда не останется неотмаскированных кубов, либо маскирующий куб максимальной стоимости будет состоять только из одних µ.

 

 

1хх00

101хх

01хх0

1хх00

…….

   

101хх

1мммм

…….

 

01хх0

мммм0

ммммм

…….

М00мм

ммммм

м0ммм

ммммм

 

Отбираем маскирующий куб См2 = 1мммм;

 

Получаем новое покрытие

Вновь строим таблицу и выявляем маскирующий куб.

 

01хх0

м00мм

01хх0

…….

 

м00мм

ммммм

…….

1мммм

ммммм

ммммм

 

См = µµµµµ

 

По окончанию алгоритма получаем факторизованное покрытие ,которое приведено ниже.

 

3.4 Построение функциональной схемы в булевом базисе.

При построении схемы факторизованного покрытия следуют правилам:

Построение схемы удобно вести по факторизованному покрытию снизу вверх.

Любой куб, находящийся под маскирующим, реализуется в виде элемента «И», входы которого, соответствуют координатам куба, равным нулю или единице.

Элементы «И», соответствующие отмаскированным кубам, объединяются элементом «ИЛИ».

Маскирующий куб соответствует элементу «И». Его входы образуются координатами маскирующего куба, равными нулю или единице, и выходом элемента «ИЛИ», объединяющего отмаскированные им кубы.

Маскирующий куб сам может объединяться другими кубами элементом «ИЛИ», если вместе с другими кубами он покрывается маскирующим кубом более высокого уровня.

 

Реализуем в виде схемы факторизованное покрытие согласно изложенных выше правил. Полученная схема изображена на рисунке 2.

Рисунок 2. Реализация факторизованного покрытия.

 

3.5 Перевод схемы в универсальный базис

 

При переводе схемы в универсальный базис И-НЕ необходимо придерживаться следующих правил:

Заменить все элементы булева базиса на элементы И-НЕ.

Все независимые входы, которые поступали на входы типа И оставить без изменения заменить на инверсные значения, а входы элементов типа ИЛИ заменить на инверсные значения.

Если выход снимался со схемы типа И, то на выходе установить инвертор.

 

3.6 Построение схемы в универсальном базисе.

 

Придерживаясь всех выше изложенных правил перехода схемы в универсальный базис, получаем следующую схему, которая приведена ниже на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Перевод схемы в универсальный базис

4. Заключение.

В данной курсовой работе я провел расчеты усилителя напряжения переменного тока на биполярном транзисторе, схемы суммирующего усилителя постоянного тока на операционном усилителе, и провел синтез логической функциональной схемы.

В первой части работы произвел расчет усилителя напряжения переменного тока, и проверил работоспособность схемы по условиям класса А. Убедился в выполнении данных условий, следовательно рассчитанная схема работоспособна и пригодна к эксплуатации.

Во втором части провел расчет суммирующего усилителя постоянного тока, подобрал на основе расчета схемы подходящий для неё операционный усилитель и проверил его согласно вышеизложенных условий. На основании расчетов можно сделать вывод, что рассчитанная схема работоспособна и пригодна к эксплуатации.

В третьей части провел синтез логической функциональной схемы, определил первоначальную стоимость схемы и, проведя синтез этой функциональной схемы, как можно больше минимизировал стоимость первоначально заданной схемы. Произвел схемную реализацию и перевел ее в универсальный базис И-НЕ.

 

Список литературы

 

Арестов К.А Основы электроники и микропроцессорной техники. – М.: Колос, 2001

 

Забродин Ю. С. Промышленная электроника: — М.: Высшая школа, 1982

 

3. Куликов В. А., Покоев П. Н. Электроника, микропроцессорные средства и техника связи. Методы расчета электронных схем: Методические указания к курсовой работе: — Ижевск:

ИжГСХА, 2004

 

znakka4estva.ru

Расчет электронных схем — часть 2

В.

1.5.19 Проверка работоспособности схемы по условиям:

UКП> Uбп – активный режим работы;

класс усиления А

UКП-Uбп>Uнт

IКП RК> Uнт

обеспечивает класс усиления А

UКП =5,8 В >Uбп = 1,05 В – обеспечивает активный режим работы;

UКП-Uбп = 5,8 – 1,05 = 4,75 В > Uнт = 1 В

В > Uнт =1 В.

В результате расчета получим схему со следующими заданными параметрами

Кu- 2;

RВХ = 5,8 кОм;

RВЫХ = RК = 3,9 кОм.

Работает в классе усиления А.

Параметры схемы:

Rб1 = 75 кОм;

Rб2 = 8,2 кОм;

Rэ =510 Ом;

Rк =3,9 кОм;

RН =1,5 кОм;

RГ =200 Ом;

С1 =1,8 мкФ;

С2 =2 мкФ;

VT1 – 2Т104Г.

1.5.20 Построим нагрузочные характеристики транзистора по постоянному и пе­ременному токам

А. ; .

Берем

мА, тогда В.

Построим нагрузочную характеристику по полученным выше данным

остроим нагрузочную характеристику по полученным

Раздел 2. Расчет схемы на операционном усилителе

2.1 Исходные данные

Внутренние сопротивления источников сигнала – RG1 =25 кОм, RG1=25кОм

Коэффициенты усиления по напряжению – Кu1 =30, Кu2=20

Динамический диапазон – D =28 дБ

Максимальная рабочая температура – Tм =30 ÅС

2.2 Схема неинвертирующего усилителя

Рисунок 2.1 – Схема неинвертирующего усилителя

2.3 Назначение элементов схемы

DA1 – усиливающий элемент

R1 ,R2 ,R4 – служат для получения требуемого коэффициента усиления

R3 — компенсационный резистор, служит для компенсации ошибки ОУ, которая возникает при протекании входного тока смещения ОУ через резисторы, подключенные к инвертирующему входу.

RG1 ,UG1 ; RG2 ,UG2 — Эквиваленты источников входного сигнала схемы по постоянному току.

2.4 Принцип действия схемы

Суммирующий усилитель является частным случаем инвертирующего усилителя, на выходе которого получается повернутый на 180є входной сигнал, пропорциональный алгебраической сумме входных сигналов. Поскольку точка суммирования токов А имеет нулевой потенциал (приняли потенциал инвертирующего входа равным нулю), можно записать I1=Uвх1/R1 I2=Uвх/R2. Ток в цепи обратной связи равен по 1 закону Кирхгофа сумме входных токов Iос=I1+I2. Тогда выходное напряжение сумматора

Из формулы видно, что усиление по каждому входу можно регулировать, меняя сопротивление входной цепи. Достоинством сумматора на ОУ является то, что суммирование напряжений производится независимо друг от друга, то есть без взаимных помех источников суммируемых сигналов, так как эти сигналы суммируется относительно земли.

2.5 Расчет схемы

2.5.1 Рассчитаем сопротивление R1, кОм так как Ku1RG1>Ku2RG2: 750>500

Для обеспечения минимального влияния сопротивления источника сигнала RG1 на значение коэффи­циента усиления Ku1 необходимо, чтобы входное сопротивление R1 было много больше сопротивления источника сигнала RG1 в 5…10 раз

, (2.1) кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R1 = 130 кОм.

2.5.2 Рассчитаем значение сопротивления резистора обратной отрицательной связи R4.

, (2.2) кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R4 = 3900 кОм

2.5.3 Рассчитываем значение сопротивления резистора R2

кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R2 = 200 кОм

2.5.4 Рассчитываем значение компенсирующего резистора на втором входе ОУ

кОм

Округляем полученное значение сопротивления до стандартного значения R3=82кОм

2.5.5 Выберем операционный усилитель согласно следующих условий:

max{R1,, R2,, R3,} << Rвх ОУ,,

Rвых ОУ << R3 << Rвх ОУ , (2.3)

Uсм доп > U∑см ОУ

Выбираем операционный усилитель К140УД6 со следующими параметрами опе­рационного усилителя

Коэффициент усиления

;

Входное сопротивление Rвх = 1 МОм;

Выходное сопротивление Rвых = 1 кОм;

Разность входных токов ∆Iвх = 10 нА;

Тепловая разность входных токов

нА/К;

Напряжение смещения Uсм =5 мВ;

Температурный дрейф напряжения смещения

мкВ/К;

Напряжение питания Uпит = í15 В.

Условия пригодности ОУ по входному и выходному сопротивлению выполня­ются. Проверим условие по напряжению смещения.

2.5.6 Рассчитаем Uсм доп по эквивалентному коэффициенту усиления KU экв

=30+20=50, (2.4)

и заданному динамическому диапазону D:

, (2.5)

где допустимое смещение на выходе усилителя находим следующим образом:

,

Uвых max =11 В,

В

Принимаем KU2 = 0, тогда

. мВ.

2.5.7 Рассчитаем суммарное, приведенное ко входу, смещение ОУ по следующей формуле

, (2.6)

где

— напряжение смещения, вызываемое разностью входных токов; — напряжение смещения, вызываемое тепловым дрейфом входных то­ков; — тепловое смещение напряжения; (2.7) мВ. , (2.8)

где T0 – температура при нормальных условиях T0 = 25 ÅС

мВ. , (2.9) мВ, мВ мВ > мВ, следовательно операционный усилитель вы­бран правильно.

2.6 Найдем максимально допустимую амплитуду напряжения источника сигнала:

В (2.10) В

Раздел 3. Синтез логической схемы

3.1 Исходные данные

Логическая функция: F =

Стоимость схемы :

где n –общее число координат;

r –размерность куба;

k –число кубов, на которых функция равна 1;

.

3.2 Минимизация логической функции

Составляем карту Карно, выделяем соседние минтермы и минимизируем функ­цию. При этом строим максимальные кубы на клетках, где функция равна 1. На­ходим клетки, которые покрываются только одним кубом, и удалив, из рассмот­рения кубы, которые покрывали что-то из удаленных клеток, если клетки, покры­ваемые удаляемыми кубами, имеют покрытие в виде другого куба равной или большей размерности по сравнению с отбрасываемым кубом.

После минимизации функция имеет вид:

С min=

mirznanii.com

6.4. Расчёт электронных схем с диодами.

Практический анализ электронных схем, содержащих диоды, в настоящее время чаще всего проводят на ЭВМ с помощью специальных моделирующих программ. В простейших же случаях для определения режима работы диодов можно воспользоваться графическим или аналитическим методами.

Рассмотрим вариант графического расчета с использованием так называемой линии нагрузки.

Пусть, например, для схемы, изображенной на рис.6.13 необходимо определить величину тока, протекающего через диод и напряжение на диоде и резисторе.

Рис.6.13. Расчетная схема с диодом

Для указанной на рисунке ориентации контура в соответствии со вторым законом Кирхгофа имеем

.

откуда ,

где .

Последняя зависимость тока от напряженияопределяет уравнение прямой линии, называемой линией нагрузки. В этом уравнении 2 неизвестныхи, и поэтому для получения однозначных решений необходимо второе уравнение, в качестве которого используют нелинейное уравнение вольт-амперной характеристики конкретного рассматриваемого диода. Пусть, например, требуется провести анализ схемы с диодом Д229А при температуре 250С при Uп=3В и R=10 Oм. На графике вольт-амперной характеристики диода строят линию нагрузки так, как это показано на рис.6.14.

На этом рисунке для построения линии нагрузки используем две опорные точки на осях координат. При = 0 (точка на оси) получаем==3В. При=0 (точка на оси) получаем==300 мА.

Рис.6.14. Графический анализ схемы с диодом.

В точке пересечения линии нагрузки с вольт-амперной характеристикой получаем искомые значения =230mА и =0.7 В. Отрезок (a, b) определяет падение напряжения на сопротивленииR.

UR=Uп=2.3 В.

В простейших аналитических расчетах часто используют кусочно-линейную аппроксимацию вольт-амперной характеристики диода так, как это показано на рис.6.15.

Рис. 6.15. Кусочно-линейная аппроксимация вольт-амперной характеристики диода

Эквивалентные схемы диода, включенного в прямом и обратном направлении для такого вида аппроксимации, приведены на рис.6.16а и 6.16б соответственно.

Рис.6.16. Эквивалентные схемы включенного и выключенного диода

Для схемы рис.6.13 с учетом эквивалентной схемы открытого диода получаем эквивалентную линейную схему цепи постоянного тока, изображенную на рис.6.17.

Рис.6.17. Эквивалентная схема цепи с открытым диодом

Для этой схемы справедливы соотношения:

UП=UR+U;

UП=I(R+rдиф)+U0; откуда

, ,

.

Иногда в практических расчетах для открытого диода величинами rдиф пр и Uo пренебрегают и тогда вместо открытого диода используют замкнутый ключ, величину rдиф обр считают равной бесконечности и тогда закрытый диод эквивалентен разомкнутому ключу.

При машинном моделировании используют несколько более сложные схемы. Например, в пакете анализа электронных схем Micro-Cap-2 диод представляют эквивалентной схемой, изображенной на рис.6.18.

Рис.6.18. Эквивалентная схема диода для машинного моделирования

На этой схеме R моделирует наличие тока утечки, емкость С моделирует барьерную диффузную емкость диода, а Iy моделирует статическую вольт-амперную характеристику диода.

studfiles.net

Расчет электронных схем — часть 3

Её стоимость равна:

.

3.3. Факторизация покрытий.

Находим µ — произведения всех кубов с помощью таблицы изображенной ниже.

Отбираем маскирующий куб См1= м00мм,имеющий максимальную стои­мость. Таким образом исходное покрытие разбивается на три части. Вверху рас­полагаются кубы, которые не покрываются маскирующим кубом. Затем записы­вается маскирующий куб. Под ним записываются отмаскированные кубы с про­черками на тех координатах, которые не равны µ в маскирующем кубе.

Далее повторяем все действия проделанные выше. Алгоритм заканчивается , ко­гда не останется неотмаскированных кубов, либо маскирующий куб максималь­ной стоимости будет состоять только из одних µ.

Отбираем маскирующий куб См2 = 1мммм;

Получаем новое покрытие

Вновь строим таблицу и выявляем маскирующий куб.

См = µµµµµ

По окончанию алгоритма получаем факторизованное покрытие

,которое приведено ниже.

3.4 Построение функциональной схемы в булевом базисе.

При построении схемы факторизованного покрытия следуют правилам:

Построение схемы удобно вести по факторизованному покрытию снизу вверх.

Любой куб, находящийся под маскирующим, реализуется в виде элемента «И», входы которого, соответствуют координатам куба, равным нулю или единице.

Элементы «И», соответствующие отмаскированным кубам, объединяются эле­ментом «ИЛИ».

Маскирующий куб соответствует элементу «И». Его входы образуются координа­тами маскирующего куба, равными нулю или единице, и выходом элемента «ИЛИ», объединяющего отмаскированные им кубы.

Маскирующий куб сам может объединяться другими кубами элементом «ИЛИ», если вместе с другими кубами он покрывается маскирующим кубом более высо­кого уровня.

Реализуем в виде схемы факторизованное покрытие согласно изложенных выше правил. Полученная схема изображена на рисунке 2.

Рисунок 2. Реализация факторизованного покрытия.

3.5 Перевод схемы в универсальный базис

При переводе схемы в универсальный базис И-НЕ необходимо придержи­ваться следующих правил:

Заменить все элементы булева базиса на элементы И-НЕ.

Все независимые входы, которые поступали на входы типа И оставить без изменения заменить на инверс­ные значения, а входы элементов типа ИЛИ заменить на инверс­ные значения.

Если выход снимался со схемы типа И, то на выходе установить инвертор.

3.6 Построение схемы в универсальном базисе.

Придерживаясь всех выше изложенных правил перехода схемы в универсальный базис, получаем следующую схему, которая приведена ниже на рисунке 3.

Рисунок 3. Перевод схемы в универсальный базис

4. Заключение.

В данной курсовой работе я провел расчеты усилителя напряжения переменного тока на биполярном транзисторе, схемы суммирующего усилителя постоян­ного тока на операционном усилителе, и провел синтез логической функциональ­ной схемы.

В первой части работы произвел расчет усилителя напряжения переменного тока, и проверил работоспособность схемы по условиям класса А. Убедился в выпол­нении данных условий, следовательно рассчитанная схема работоспособна и при­годна к эксплуатации.

Во втором части провел расчет суммирующего усилителя постоянного тока, подобрал на основе расчета схемы подходящий для неё операционный усилитель и проверил его согласно вышеизложенных условий. На основании расчетов можно сделать вывод, что рассчитанная схема работоспособна и пригодна к экс­плуатации.

В третьей части провел синтез логической функциональной схемы, определил первоначальную стоимость схемы и, проведя синтез этой функциональной схемы, как можно больше минимизировал стоимость первоначально заданной схемы. Произвел схемную реализацию и перевел ее в универсальный базис И-НЕ.

Список литературы

Арестов К.А Основы электроники и микропроцессорной техники. – М.: Колос, 2001

Забродин Ю. С. Промышленная электроника: — М.: Высшая школа, 1982

3. Куликов В. А., Покоев П. Н. Электроника, микропроцессорные средства и тех­ника связи. Методы расчета электронных схем: Методические указания к курсо­вой работе: — Ижевск:

ИжГСХА, 2004

mirznanii.com

Справочник по расчету электронных схем — 12 Сентября 2011

 

 Приведены сведения о расчете наиболее распространенных современных электронных схем на дискретных полупроводниковых элементах — источников питания электронной аппаратуры, усилителей и генераторов, а также о схемотехнических особенностях некоторых узлов на интегральных микросхемах. Изложены основные этапы проектирования современной электронной аппаратуры. В отличие от имеющихся учебных пособий и справочников по расчету электронной аппаратуры содержание и структура данной книги ориентированы на последовательное ознакомление читателя с выбором типовой схемы проектируемого узла, методикой составления технического задания, проведением необходимых расчетных операций, практической оценкой полученных результатов. Для широкого круга радиолюбителей.

 

Название: Справочник по расчету электронных схем

Автор: Б.С. Гершунский  
Год издания: 1983
Страниц: 242
Формат: DJVU
Размер: 10,2 Мб
Язык: русский


Скачать книгу  Справочник по расчету электронных схем

 

 

Оглавление
Предисловие
Раздел I РАСЧЕТ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
Глава 1 Выпрямители
1.1. Общие сведения
1.2. Расчет силовых трансформаторов
1.2.1. Особенности конструкции
3.2.2. Исходные данные для расчета. Задачи расчета
1.2.3. Порядок расчета маломощного силового трансформатора
1.3. Расчет выпрямительных схем
11.3.1. Сравнительная характеристика основных схем выпрямления
1.3.2. Порядок расчета. Основные расчетные соотношения
1.4. Сглаживающие фильтры
1.4.1. Общие сведения
1.4.2. Индуктивно-емкостные фильтры
1.4.3. Резистивно-емкостные фильтры
1.4.4. Транзисторные сглаживающие фильтры
Глава 2 Стабилизаторы постоянного напряжения
2.1. Общие сведения
2.2. Параметрические стабилизаторы
2.2.1. Основные схемы
2.2.2. Порядок расчета
2.3. Стабилизаторы компенсационного типа
2.3.1. Основные схемы
2.3.2. Порядок расчета
2.4. Интегральные стабилизаторы напряжения
Глава 3 Преобразователи постоянного напряжения
3.1. Общие сведения
3.2. Принцип работы транзисторного преобразователя
3.3. Разновидности схем автогенераторов двухтактных преобразователей с самовозбуждением
3.4. Усилители мощности
3.5. Порядок расчета транзисторного преобразователя напряжения
Список использованной литературы к разделу I
Раздел II РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЕЙ
Глава 4 Усилители низкой частоты
4.1. Общие сведения
4.1.1. Типовые схемы усилительных каскадов на биполярных транзистора
4.1.2. Режимы работы усилительных каскадов
4.1.3. Технические условия на проектирование УНЧ
4.1.4. Порядок предварительного расчета УНЧ
4.1.5. Общие сведения об окончательном расчете УНЧ
4.2. Расчет выходных каскадов УНЧ на биполярных транзисторах
4.2.1. Расчет одиотактного выходного каскада
4.2.2. Расчет двухтактного выходного каскада
4.2.3. Расчет выходного бестрансформаторного каскада
4 3. Расчет предварительных каскадов УНЧ на биполярных транзисторах
4.3.1. Расчет резистивного каскада предварительного усиления
4.3.2. Расчет входного каскада усилителя (эмиттерного повторителя)
4.4. Особенности расчета УНЧ на полевых транзисторах
4.5. Расчет основных показателей УНЧ при введении отрицательной обратной связи (ООС)
Глава 5 Расчет широкополосных усилителей
5.1. Общие сведения
5.2. Исходные данные для расчета
5.3. Порядок расчета
5.3.1. Расчет каскада с высокочастотной эмиттерной коррекцией
5.3.2. Расчет цепи высокочастотной коррекции с индуктивностью
5.3.3. Расчет цепи низкочастотной коррекции
Глава 6 Избирательные усилители
6.1. Общие сведения
6.2. Основные технические показатели
6.3. Расчет избирательного усилителя с автотрансформаторным включением контура
6.4. Расчет избирательного усилителя с трансформаторным включением контура
6.5. Расчет полосового усилителя с одиночным контуром и емкостной связью с последующим каскадом
6.6. Расчет избирательного усилителя с двух контурным полосовым фильтром
6.7. Расчет полосового усилителя с фильтром сосредоточенной селекции (ФСС)
6.8. Расчет избирательных усилителей с обратной связью
Глава 7 Усилители постоянного тока
7.1. Общие сведения
7.2. Расчет балансного каскада УПТ
Глава 8 Усилители на интегральных микросхемах
8.1. Общие сведения
8.2. Классификация усилительных ИМС
8.3. Основные параметры усилительных ИМС
8.4. Дифференциальный усилитель как базовый элемент линейных ИМС
8.5. Характеристика интегральных микросхем на базе ДУ
8.6. Интегральные схемы УНЧ
8.7. Интегральные схемы избирательных усилителей
8.8. Интегральные схемы широкополосных усилителей
8.9. Интегральные усилители на полевых транзисторах
Список использованой литературы к разделу II
Раздел III РАСЧЕТ ГЕНЕРАТОРОВ
Глава 9 Генераторы синусоидальных колебаний
9.1. Общие сведения
9.2. Генераторы типа LC
9.2.1. Выбор энергетического режима генератора
9.2.2. Стабилизация частоты LC-генераторов
9.2.3. Порядок расчета LC-генератора на транзисторе
9.2.4. Генераторы типа LC на интегральных микросхемах
9.3. Генераторы типа RC
9.3.1. Расчет генераторов типа RC с фиксированной настройкой . i . . . .
9.3.2. Расчет диапазонного генератора типа RC с отрицательной обратной связью
9.3.3. Генераторы типа RC на интегральных микросхемах
Глава 10 Генераторы импульсов
10.1. Общие сведения
10.2. Мультивибраторы
10.2.1. Расчет мультивибратора на биполярных транзисторах
10.2.2. Расчет мультивибраторов на полевых транзисторах
10.3. Блокинг-генераторы
10.4. Генераторы пилообразного напряжения
10.4.1. Разновидности схем транзисторных генераторов пилообразного напряжения
10.4.2. Расчет транзисторного генератора пилообразного напряжения
10.5. Генераторы импульсов на интегральных микросхемах
Список использованной литературы к разделу III
Предметный указатель
 

www.radiofiles.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.