Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА





Пример 1. При расчете усилителя (рисунок 1) целесообразно придерживаться следующей последовательности:

1 Вначале необходимо убедиться, что заданный транзистор удовлетворяет нормальному режиму его работы в схеме усилителя. Условия нормального режима работы транзистора – максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер должно быть больше напряжения источника питания, т.е.:

Uкэ > Eк;

Iк – максимально допустимый постоянный ток коллектора должен превышать входной ток следующего каскада не менее чем
в 1,5...2 раза, т.е.:

Iк > (1,5…2) · Iвх..

Если в условии задачи задана не только низкая рабочая
частота Fmin, но и верхняя – Fmax (т.е. задан рабочий диапазон частот), необходимо транзистор проверить по его предельной частоте коэффициента передачи тока Fmax21Б. Предельную частоту коэффициента передачи тока желательно иметь

Fmax21Б >3Fmax · F21Б .

2 Определяем величину постоянного тока коллектора
в рабочей точке (ток покоя), который при наличии стабилизации должен быть:

Iк0 = (1,3...1,7) · Iвх..

Если ток окажется менее 1мА, то его следует увеличить
до Iк0 = 1мА, так как при Iк0 < 1 мА резко уменьшается h21э .

3 Находим сопротивление нагрузки в цепи коллектора

Найденное сопротивление приводим к номинальному значению (см. приложение). Для выбора резистора определяем мощность Р, рассеиваемую на резисторе:

Р =Iк0· Rк .

В радиоэлектронной аппаратуре наибольшее распространение получили непроволочные резисторы на номинальные мощности: 0,125; 0,25; 0,5; 1 Вт. Резистор выбирается так, чтобы его номинальная мощность была на 20 – 30 % больше полученной из расчета.

4 Найденное сопротивление приводится к номинальному значению и выбирается резистор по номинальной мощности.

5 Вычисляется значение емкости блокировочного конденсатора в цепи эмиттера. Приближенно она равна (в мкФ)

Найденную емкость приводим к номинальному значению
(см. приложение, таблица 1).

Берем электролитический конденсатор емкостью не менее найденного значения с рабочим напряжением не ниже падения напряжения на Rэ.



При выборе конденсатора следует иметь в виду, что применяемые в радиоаппаратуре устаревшие конденсаторы КЭ, ЭМ, ЭГЦ и КЭГ, в новых разработках радиоэлектронной аппаратуры использовать не рекомендуется. Они заменены новыми конденсаторами, к которым относятся конденсаторы типов

К50-3 (А, Б), К50-6, К50-7, К50-9, К50-12, К50-15, К50-16 и ряд других. Некоторые типы конденсаторов указаны в приложении (таблица 6).

6 Находим постоянное напряжение коллектор-эмиттер
в рабочей точке (напряжение покоя)

Кэ0 ≈ Ек - Iк0 ·Fк - Iк0 ·Rэ .

7 В семействе выходных статических характеристик заданного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, отмечаем положение рабочей точки с координатами Iк0 и Uкэ0 (рисунок 11).

8 По положению рабочей точки в семействе выходных характеристик определяем соответствующий ей постоянный ток
(ток покоя) базы Iб0.

9 По полученному значению тока базы определяем положение рабочей точки в семействе входных статических характеристик заданного транзистора, включенного по схеме
с общим эмиттером (точка «0» на рисунке 11).

10 Определяем постоянное напряжение (напряжение покоя) эмиттер, база Uбз0 по оси абсцисс входной характеристики в точке пересечения оси напряжений с перпендикуляром, опущенным
из рабочей точки.

11 Находим входное сопротивление Rвx переменному току транзистора рассчитываемого каскада, для чего проводится дополнительно на семействе входных характеристик касательная
к рабочей точке до ее пересечения с осью абсцисс (см. рисунок 11).

 

 

Входное сопротивление равно отношению

.

12 Определяем элементы делителя напряжения в цепи
базы R1 и R2:

ü принимаем падение напряжения на сопротивлении фильтра

ΔUф = (0,1…0,2) · Eк ;

ü находим напряжение, подводимое к делителю:

Uд = Eк – ΔUф ;

ü выбираем ток в цепи делителя из условия

Iд = (2…5) · IБ0 ;

ü определим значение сопротивлений делителя в цепи базы:

 

 

где Δ Uэ – падение напряжения на сопротивлении Rэ .

Определяется типономинал резисторов R1 и R2, как указано в п. 3. Величина сопротивления R2 должна быть в 5...10 раз больше входного сопротивления Rвx. Поэтому после нахождения R2 необходимо убедиться, чтобы было выполнено условие R2 > (5…10) ·Rвx .

13 Рассчитываем элементы фильтра:

ü сопротивление фильтра находим из выражения

 

Определяется типономинал резистора, как указано в п. 3.

 

ü емкость конденсатора находим по формуле

Найденную емкость приводим к номинальному значению
и выбираем электролитический конденсатор с емкостью не менее найденного значения и рабочим напряжением не менее (1,2…1,3) · Ек . При выборе типа конденсатора руководствоваться указаниями, приведенными в п. 5.

14 Определяем амплитудное значение тока на входе каскада

.

При этом коэффициент усиления по току будет K1 ≈ 0,8 · h21э.



15 Находим коэффициент усиления каскада по напряжению

где – эквивалентное выходное сопротивление рассчитываемого каскада (сопротивление нагрузки выходной цепи для переменного тока), определяемое из эквивалентной схемы усилителя и равное:

;

 

– входное сопротивление транзистора следующего каскада. Это сопротивление определяется для заданного в условии значения тока покоя базы следующего каскада (IБ0 сл) по входным характеристикам так же, как в п. 11 для рассчитываемого каскада; R2сл – сопротивление делителя следующего каскада. Оно находится из условия

R2сл = (5…10) · Rвх. сл .

16 Вычисляем коэффициент усиления каскада по мощности

Kp ≈ h21э · KU .

17 Определяем емкость разделительного конденсатора, связывающего рассчитываемый каскад с последующим,
по формуле (в мкФ):

.

Найденную емкость приводим к номинальному значению
и выбираем электролитический конденсатор с емкостью не менее найденного и рабочим напряжением не ниже 1,2 Ек. При выборе типа конденсатора руководствоваться указаниями, приведенными в п. 5.

Пример 2. Рассчитать транзисторный однотактный усилитель мощности (рисунок 2), который работает на сопротивление нагрузки
Rн = 5 Ом и развивает мощность Рвых = 20 мВт. Напряжение источника питания Ек = 4,5 В.

Решение.

1 Находим мощность, рассеивающуюся на коллекторе транзистора, работающего в данном каскаде:

где = 0,8 – КПД трансформатора, обычно равный 0,8 - 0,95;
Рвых – требуемая величина мощности, отдаваемая в сопротивление нагрузки; – КПД транзистора при работе его в режиме А для схем:

ü с общим эмиттером (ОЭ) = 0,3 - 0,4;

ü с общей базой (ОБ) =35 -0,45.

К ≈ 1,1...1,15 – коэффициент, учитывающий потребление мощности цепью обратной связи. При отсутствии цепи ОС К=1. Выбираем транзистор МП 39, для которого Ркт = 150 мВт и Uкэ0 = 15В.

2 Допустимая величина напряжения источника питания

.

Условие Ек < Едоп выполняется с большим запасом.

3 По семейству выходных статических характеристик транзистора типа МП 39 (рисунок 11) определяем Umin = 0,5 B.

Чтобы предотвратить возникновение нелинейных искажений, обусловленных изломом выходных характеристик транзистора
при малом напряжении на коллекторе, оно не должно падать
ниже Umin = 0,5...2 В.

4 Падение напряжения на первичной обмотке выходного трансформатора

.

5 Находим максимально допустимую амплитуду напряжения на сопротивлении нагрузки в цепи коллектора, т.е. на зажимах первичной обмотки трансформатора:

Uкт = E – ΔF – Umin = 4,5 – 0,4 – 0,5 = 3,6 В.

6 Определяем амплитуду Iкт переменной составляющей тока в цепи коллектора, необходимую для получения в нагрузке заданной мощности:

 

7 Выбираем ток покоя IА коллектора несколько большим, чем амплитуда переменной составляющей коллекторного тока:

IА = (1,05…1,1) · Iкт= 1,1 · 14= 16 мА.

Это связано с возможностью изменения тока коллектора, обусловленной разбросом параметров транзистора и изменением окружающей температуры.

8 Мощность, рассеиваемая на коллекторном переходе при отсутствии усиливаемого напряжения на входе каскада:

PА=UА · IА =4,1 · 16 = 66 мВт,

где UA= Ек-ΔЕ = 4,5 - 0,4 = 4,1 В.

9 Чтобы при амплитуде переменной составляющей тока
в цепи коллектора, равной Iкт, на сопротивлении нагрузки
в коллекторной цепи возникала переменная составляющая напряжения Uкт, сопротивление нагрузки в цепи коллектора должно быть равным величине:

10 Нагрузкой каскада на средних частотах рабочего диапазона является входное сопротивление нагрузки в цепи коллектора.

При коэффициенте трансформации

,

где R – сопротивление нагрузки трансформатора.

11 Фактический КПД всего каскада составляет

.

12 Для дальнейшего расчета каскада строим линию нагрузки на семействе выходных статических характеристик (рисунок 11).
Для построения определяем величину

13 Наносим на оси токов точки Iк = IA + Iк = 16 + 14 = 30 мА, точку Iк2 = IA – Iкт = 16 - 14 = 2 мА. Точки А, I, 2 и линия нагрузки показаны на рисунке 12.

14 Определим, каким токам базы (IБ1 и IБ2) соответствуют статические выходные характеристики, пересекающиеся с прямой нагрузочной в точке 1 и 2. Если одна из этих точек или обе
попали в промежуток между характеристиками, то следует прибегнуть к интерполяции:

UБ1 = 1,5 мА, IБА= 0,66 мА, IБ2 = 0,05 мА.

15 Определим амплитуду входного тока транзистора

.

16 Используя входные статические характеристики транзистора МП39 (рисунок 11), находим:

UБ1 = 310 мВ, UБA = 250 мВ, UБ2 = 130 мВ.

17 Рассматривая разности IБ1IБ2 и UБ1UБ2, как удвоенное значение амплитуды входного тока I1 и входного напряжения U1, определяем величину входной мощности, необходимой для возбуждения каскада:

18 «Среднее» входное сопротивление транзистора

.

Пример 3. Рассчитать стабилизатор напряжения последовательного типа по следующим данным: выходное напряжение Uвых = 12 В; ток нагрузки Iн = 0,15 А; коэффициент стабилизации Кст ≥ 50; изменение входного напряжения ΔUв = ± 10%; коэффициент пульсации

на входе S = 0,1. Относительное увеличение питающего напряжения
а = 0,1; относительное уменьшение b = 0,2 (рисунок 3).

1 Выбираем транзистор регулирующего каскада типа
КТ801Б со следующими параметрами: β1 = 20…100; Iк1 = 5А; напряжение насыщения Uнас = 2В; максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ = 60 В; максимально допустимая рассеиваемая мощность Pт=5 Bт.

2 Вычисляем базовый ток регулирующего транзистора

.

Базовый ток 7,5 мА достаточно большой, поэтому выбираем схему составного транзистора. Выбираем второй транзистор типа КТ203Б, имеющий следующие данные: β2 = 30...100; Iк2 max = 10 мА; напряжение насыщения Uнac = 1 B; максимальное rвх = 300 Ом; допустимая рассеиваемая мощность Рmax = 0,15 Вт.

3 Базовый ток составных транзисторов

.

 

4 Среднее значение минимального входного напряжения

.

5 Среднее значение номинального входного напряжения

.

6 Среднее значение максимального входного напряжения

U0 вх max = U0 вх ном · (1 + а) = 17,6 · (1 + 0,1) = 19,4 В.

7 Определяем максимальное входное напряжение

Uвх max = U0 вх ном · (1 + S) = 19,4 · (1 + 0,1) = 21,3 В.

8 Максимальная рассеиваемая мощность регулирующих транзисторов (рисунок 3):

Pmax = 1,1 · (Uо вх maxUвых) · Iт = 1,1 · (19,4 – 12) · 0,15 = 1,22 Вт;

.

9 Определяем сопротивление резистора

.

Выбираем стандартное значение R1=3 кОм.

10 Определяем минимальный коллекторный ток транзистора Т3

.

11 Находим максимальный ток коллектора транзистора Т3

.

12 Выбираем напряжение коллектор-эмиттер транзистора
Тэ – Uкэ = 4 В. Тогда рассеиваемая мощность Тэ

Pкэ = Uкэ · Iкэ max = 4 · 2,22 · 103 = 8,9 · 103 Вт.

Из технологических соображений унификации выбираем транзисторы Т3 и Т2 одного типа, т.е. КТ203Б.

13 Выбираем опорное напряжение стабилитрона

Uст = UвыхUкэ = 12 – 4 = 8 В.

Выбираем стабилитрон Д814А с рабочим напряжением
Uст = 7 - 8, 5 В; с динамическим сопротивлением rд=6 Ом при Iст=5 мА.

14 Определяем сопротивление резистора R2

.

Выбираем стандартное значение R2 = 1 кОм.

15 Вычисляем сопротивление входного делителя напряжения при выбранном токе Iдел = 6 мА

.

Выбираем следующие стандартные значения: R4 = 910 Ом,
R5 = 470 Ом, R3 = 620 Ом.

16 Находим коэффициент передачи входного делителя

.

17 Входное сопротивление транзистора Т3

rвх3 = rвх2 + β2 · rб = 300 + 30,6 = 480 Ом.

18 Определяем коэффициент усиления

.

19 Рассчитываем коэффициент стабилизации

Это значение удовлетворяет заданному, т. к. получено при комбинации наиболее неблагоприятных факторов. Все транзисторы имеют наиболее низкие возможные значения статического коэффициента усиления, и стабилитрон работает на наиболее низком из возможных напряжений.

20 Емкость конденсатора Свых выбираем ориентировочно

.

Пример 4. Просуммировать три шестнадцатиразрядных двоичных числа (заданы в таблице 15).

Выбираем числа:

А = 1110000011000110;

В = 1110000001111010;

С = 1011010001100001.

1 Все безразличные состояния заменяются единичными:

А = 1110001111000111;

В = 1111001101111010;

С = 1011110001101101.

2 Складываются два первых числа А и В, для чего
их поразрядно записывают друг под другом и поразрядно складывают с учетом переносов из предыдущих разрядов:

Р1 = 1100011111111110;

А = 1110001111000111;

В = 1111001101111010;

S = 1111011101000011.

3 Складывают полученную сумму S1 и третье число В,
для чего их поразрядно складывают с учетом переносов из предыдущих разрядов:

Р1 =1111110001000001;

S1= 11101011101000001;

С = 10111100011011101;

S= 101001001110101110.

Полученная сумма S и является искомым числом.


 

-Eк
Типовые электрические схемы и характеристики
для решения задач

VT  
+ Eк
RБ2  
Rэ  
Сэ  
Rвх2  
Ср2  
R  
Rк  
Ср1  
С  
RБ1  
Uвх  

к
Рисунок 1

 

Т
VT
Сэ
Rэ
R2
Rн
С
R1
+ Ек

Рисунок 2

 

+
R3
R5
R4
VT3
VD
VT2
R2
+
-
+Uвых
Uвх
R1
VT1

Рисунок 3

 

 

-
+  
Rн  
W2-2  
W2-1  
W1-2  
W1-1  
Uвх  
Eк  
VT2  
VT1  

Рисунок 4

 

 

- +
Uвых  
R4  
Uвх3  
R3  
R2  
R1  
Uвх2  
Uвх1  

Рисунок 5

Uвх3  
Uвх2  
Uвх1  
- +
Uвых  
R3  
R2  
R4  
R1  

Рисунок 6

C  
R  
U  
R2  
R1  
- +

Рисунок 7

Y2  
f  
d  
c  
Y1  
e  
b  
a  
 
&  
 
&  
 
&  
 
&  
X7  
X6  
X5  
X4  
X3  
X2  
X1  
X0  

Рисунок 8

 

I0  


Rн  
U0  
U1  
U2  
VD1VD4  
C  
I0  

 

Рисунок 9

 

U, i  
U  
ωt
ωt
I0  
Uобр max  
U0  
i0  
U0  
U2  
 
 
ωt

Рисунок 10

 

Iк, мА  
В′  
 
А′  
А  
Uкэ1  
UА  
Iк1  
IА  
 
IБ = 200мкА
IБ = 229мкА
Uкэ, В
-12
-10
-8
-6
-4
-2

 

   
 
 
 
1,5 В  
5 В  
Uкэ= 0  
IБ, мА  
UэБ0 =0,26В  
UБА  
UБэ  
0,3  
ΔUэБ  
UэБ, В  
0,1  
3 jus02wAAAAgBAAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI9BT8MwDIXvSPyHyEjctpRqG6M0ncaAH7Ct ElevMWlF41RNtpV/jznBybLf0/P3ys3ke3WhMXaBDTzMM1DETbAdOwP18X22BhUTssU+MBn4pgib 6vamxMKGK+/pckhOSQjHAg20KQ2F1rFpyWOch4FYtM8wekyyjk7bEa8S7nudZ9lKe+xYPrQ40K6l 5utw9gbQsnN5/faxC68vbtut97Wf9sbc303bZ1CJpvRnhl98QYdKmE7hzDaq3sAsF6OBxdNqAUr0 x0zmycByKQddlfp/geoHAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAA CwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAFAu/RbYCAACBBQAA DgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA947rNNsAAAAI AQAADwAAAAAAAAAAAAAAAAAQBQAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAABgGAAAA AA== " filled="f" stroked="f" strokeweight=".25pt">
 
B 8i0p3AAAAAkBAAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI/BbsIwEETvlfoP1lbiBk4jEqEQB1FKPyA0 EtclNk7UeB3FBtK/7/bUHmdnNPum3M1uEHczhd6TgtdVAsJQ63VPVkHz+bHcgAgRSePgySj4NgF2 1fNTiYX2D6rN/RSt4BIKBSroYhwLKUPbGYdh5UdD7F395DCynKzUEz643A0yTZJcOuyJP3Q4mkNn 2q/TzSlATdamzfF88O9vdt9v6sbNtVKLl3m/BRHNHP/C8IvP6FAx08XfSAcxKFhmPCUqWOfrDAQH 8iwHcVGQpXyQVSn/L6h+AAAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEA AAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhABg3G+C2AgAAgQUA AA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAAHyLSncAAAA CQEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAEAUAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAAAZBgAA AAA= " filled="f" stroked="f" strokeweight=".25pt">
IБэ  
2 w9uk2gAAAAkBAAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI/BTsMwDIbvSLxDZCRuW0qHxihNpzHgAToq cfUak1Y0TtVkW3l7zAmO/vzr9+dyO/tBnWmKfWADd8sMFHEbbM/OQPP+ttiAignZ4hCYDHxThG11 fVViYcOFazofklNSwrFAA11KY6F1bDvyGJdhJJbdZ5g8Jhknp+2EFyn3g86zbK099iwXOhxp31H7 dTh5A2jZubx5/diHl2e36zd14+famNubefcEKtGc/sLwqy/qUInTMZzYRjUYWORingzcr/IVKAms HwQcBTwK0FWp/39Q/QAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAAL AAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAOIqTvtgIAAIEFAAAO AAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQD2w9uk2gAAAAkB AAAPAAAAAAAAAAAAAAAAABAFAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAFwYAAAAA " filled="f" stroked="f" strokeweight=".25pt">
IБ0  
0,2  
IБА  
 
IБ1  
 

 

 


Рисунок 11

 

 

Uк
 
iкБ2
 
iкм2  
iк
iБ max2  
iБ=IБ2  

Рисунок 12

 

Uкэ0
IБп = 0,2 мА
IБ = 0,4
1,2
Iк, мкА
МП40
-4
-8
-12
-14
Uкэ min
Uкэ
0,8

Рисунок 13

 

Uко, В
Iк, мА
UБ, В
IБ, мА
Uкэ = -5В
П
IБ = 100 мкА
Uкэ = 0
-20
-30
-10
-0,2
-0,1
0,5
1,0
1,5
2,0

Рисунок 14

UБэ, В
IБ, мА
МП39 – МП41А
Uкэ = 0
0,3
0,2
0,1

 

Рисунок 15

 

 

Uкэ, В
Iк, мА
IБ = 400мкА
 
 
 
 
 
МП39

 

Рисунок 16

 

Uкэ, В
Iк, мА
IБ = 200мкА
 
 
 
 
(МП39,МП40,МП41)

Рисунок 17

 

 

IБ = 100мкА
 
 
МП41А
Uкэ, В
Iк, мА

 

Рисунок 18

UБэ, мВ
IБ, мкА
Uкэ = 0
ГТ10В (А-Г)
 

Рисунок 19

 

 

Uкэ, В
Iк, мА
IБ = 100мкА

 

Рисунок 20

 

 

0,8
0,4
0,2
0,6
1,0
1,4
МП114 МП115 МП116
IБ, мА
Uкэ = 0
Uкэ = 4,5 В
Uкэ, В

 

 


Рисунок 21

 

Uкэ, В
Iк, мА
0,3 (0,1)
0,6 (0,2)
0,9 (0,3)
1,2 (0,4)
1,5 (0,5)
1,8 (0,6)

Рисунок 22


 






Date: 2015-06-11; view: 537; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.039 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию