Розрахунок номіналів компонентів електронних схем

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 , Иокр=200 С	12
IКБО, мкА	Uкб=5 В, Иокр=200 С	15
	Иокр=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 , Иокр=200 С	40

• Табл.3. Гранично допустимі експлуатаційні дані транзистора МП39

Параметри	Режим вимірювання	Значення параметрів
UКЭ max , B	RбЭ=200 Ом, Иокр =400 С	15
UКБ max , B	-600 С ?Иокр?400 С	10
IК max , мА	-600 С ?Иокр?700 С	40
IК нас max , мА	-600 С ?Иокр?700 С	150
IЭ нас max , мА	-600 С ?Иокр?700 С	150
PК max , мВт	-500 С ?Иокр?550 С	150
Ипер 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 R_K^ОЭ, і допустима ємність конденсатора навантаження C_н.доп. обираються з умови

На сімействі вихідних характеристик транзистора побудуємо лінію навантаження по постійному струму і визначимо положення точки спокою (U_кэ^A, I_к^A, I_б^A) для режиму класа А. На сімействі вхідних характеристик транзистора по I_б^A визначається напруга початкового зміщення U_бэ^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 U_кэ^A=- 5 В, I_к^A= 20 мА, I_б^A= 500 мкА,

I_э^A= I_к^A +I_б^A =20,5 мА , U_бэ^A=-0.27 В.

Опір резисторів забезпечуючих початкове зміщення фіксованим струмом бази:



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 (U_кб^A, I_к^A, I_э^A) для режиму класа А. На сімействі вхідних характеристик транзистора по I_э^A визначається напруга початкового зміщення U_эб^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 U_кб^A=0 В, I_к^A= 20 мА, I_э^A= 20 мА,

I_б^A= I_к^A +I_э^A =40 мА , U_эб^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.