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 фіксовани
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 ;
, ;
|
|
|||
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.