Рис.3.1 Базовый логический элемент.

Министерство образования и науки Республики Казахстан Западно-Казахстанский Аграрно-технический университет им. Жангир хана Кафедра: «Энергетики» КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине: «Основы электроники» Выполнил: студент группы ПС-22 Жубандыков А. Проверила: доцент Филимонова Э.Н. Уральск-2011

Содержание

I. Задание………………………………………………2

II. Введение…………………………………………………….3

III. Пункт 1………………………………………………………4

1.Исходные данные к пункту 1…………………………….4

1.1……………………………………………………………4

1.2……………………………………………………………8

1.3……………………………………………………………8

1.4……………………………………………………………9

IV. Пункт 2……………………………………………………..10

Исходные данные к пункту 2……………………………..10

2.1…………………………………………………………...10

2.2…………………………………………………………...11

2.3…………………………………………………………...11

V. Пункт 3…………………………………………………….12

3.1.Исходные данные к пункту 3…………………………12

3.2.Расчеты…………………………………………………12

VI. Заключение………………………………………….14

VII. Список литературы………………………………………..15



	№ документа	Подп.	Дата
Разраб.	Жубандыков А.			Курсовая Работа
Провер.	Филимонова Э.Н.
Рецен.
Консул.					ЗКАТУ ПС-22
Зав.каф.	Жексембиева Н.С.				ЗКАТУ ПС-22

Введение

Усилительные приборы применяются в измерительной технике, технике, связи, для усиления слабых электрических сигналов. Генераторные – для формирования электрических сигналов разнообразной формы. Импульсные и логические устройства используются

В системах автоматического управления, вычислительной технике, силовой преобразовательной технике. Фундаментальным понятием в проектирование электронных устройств является понятие обратной связи. Обратная связь может дегенеративный характер – отрицательная обратная связь и генеративный характер положительная обратная связь.

Отрицательная обратная связь (ООС) применяется в усилительных устройствах. ООС изменяет их параметры и характеристики (входные и выходные, коэффициент усиления, амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики).

Усилительные устройства могут обеспечивать усиление по: току, напряжение, мощности.

Разновидностями усилителей мощностей является двухтактные усилители (трансформаторные и безтрансформаторные ).

Электронные усилители, параметры которых преимущественно определяется свойствами цепи обратной связи, получили название операционных усилителей. Операционные усилители (ОУ) в основном выполняется в интегральном исполнении. ОУ широко применяются в усилителях постоянного тока (УПТ), сумматорах, интеграторах, дифференциаторах, компараторах и других электронных устройствах обработки аналоговых сигналов.

Рис: 1. Принципиальная электрическая схема усилительного каскада Пункт 1.1 Исходные данные: R_H=400 Ом; U_HM=2,5 В; R_G=350 Ом F_H=150 Гц; M_H=1,41 ,Т_max=40⁰C. 1.1 Рассчитываем сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора: R_K= (1+K_R)= (1+1,2)400=880 Ом. K_R=(1,2 ÷1,5); Выберем номинал сопротивление резистора R_K=910 Ом. Определяем эквивалентное сопротивление каскада: R’_H=R_HR_K/ R_H+R_K=910 x 400/1310=277,86 Ом.

Найдем амплитуду коллекторного тока: I_km=U_Hm/R’_H=1/277,86=3,6*10^{-3 A} Рассчитаем ток покоя транзистора: I_k_п=I_km/K₃=3,6*10^-3/0,8=4,5*10^{-3 A}. Определим минимальное напряжение коллектор-эммитер в рабочей точке транзистора: U_кэпmin=U_Hm+U₀ =2,5+1=3,5 В Т.к U_кэпmin меньше типового значения U_кэп=5 В, принимаем U_кэп=5 В. Рассчитаем напряжение источника питания: U_п=U_кэп+I_k_пR_k/0,8 =(5+4,5*910*

)/0,8=11,37 В Выберем напряжение питания U_п=11 В. Определим сопротивление резистора эмиторной цепи: R_э=0,2*U_п /I_кп =0,2*11/0,0045=488,9 Ом. Номинал резистора R_э=470 Ом. Выбираем транзистор КТ315Б по параметрам: U_кздоп= 15 В>U_п=11 В. I_кдоп= 100 мА > I_кп= 4,5 мА. Характеристики транзистора КТ315Б: U_кздоп= 15 В ,I_кдоп= 100 мА,Р_{к доп}=150мВт,Т_п_max_.=120⁰С

На выходных характеристиках транзистора КТ315Б построим нагрузочную прямую постоянного тока по точкам А,В. Точка А: Uк-э =0, Iк =Uп /(Rк +Rэ)=11/(470+910)=8*10^-3А Точка В: Uкэ=Uп, Iк = 0. Нанесем рабочую точку С на нагрузочную прямую с координатой I_к= I_k_п=8*

уточним напряжение U_кэв точке покоя U_кэп= 5 В. Рассчитаем мощность в точке покоя транзистора: P_k_п=I_k_пU_кэп=8*10^-3 *5=40*10^-3 Вт. Определим наибольшую мощность рассеивание транзистора при максимальной рабочей температуре: P_kmax=P_k_доп*(T_п_max –T’_m)/(T_п_ma _x -T₀)=150*10^-3* (120-40)/(120-25)=126,32*10^-3 Вт. P_k_п< P_kmax , следовательно, транзистор КТ315Б выбран правильно. Находим координаты рабочей точки С на входной характеристике транзистора I_бп=0,1мА мА, U_бэп=0,706 В. Определим ток базового делителя R_б1, R_б2: I_D =(5) I_бп=5*0,1*10^-3 = 0,5* 10^-3 A. Рассчитаем сопротивление резистора базового делителя: R_б2= (U_бэп+ I_k_пR_э)/ I_D=(0,706+4,5*10^-3*470)/0,5*10^-3 =5,6 кОм. Номинал сопротивление резистора R_б2=5,6 кОм. Определим сопротивление резистора базового делителя: R_б1= R_б2(U_п/ (U_бэп+ I_k_пR_э) – 1)=5,6*10^-3(11/(0,706 +4,5*10^-3 *470) -1 )=16,24*10³ Ом. Номинал резистора R_б1= 16 кОм. Найдем эквивалентное сопротивление базового делителя: R_D= (R_б1R_б2)/ (R_б1+ R_б2) = 16*10³ * 5,6*10³/(16*10³+5,6*10³) 10³=4,15*10³Ом. Пункт 1.2 По выходным характеристикам транзистора определим h_21эв рабочей точке транзистора: h_21э= ∆I_k / ∆ I_б=9,2*10^-3/0,1*10^-3= 92 Ом. По входным характеристикам найдем h_11э= ∆U_бэ/∆I_б=0,94/0,6*10^-3=1567 Ом. Найдем входное сопротивление каскада: R_вх = h_11эR_D / (h_11э+ R_D) =1567*4,15*10³/(1567+4,15*10³)=1137,5 Ом. Рассчитаем выходное сопротивление каскада: R_вых= R_K=910 Ом. Пункт 1.3 Построим на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, проходящего через рабочую точку С и имеющую наклон: ∆I_k/∆U_К-Э=1/ R’_H=1/277,86 =3,6*10^-3A/B. (73⁰). Находим амплитуду тока базы по выходным характеристикам: I_б_m= ∆I_б/2=0,1/2=0,05A Определим по входным характеристикам амплитуду входного напряжения транзистора: U_б_m=∆U_бэ/2=0,94/2=0,47 B.

Определим коэффициент усиления каскада по току: K₁= h_21э* R’_H / R_H= 92*277,86/400=64 Найдем коэффициент усиления каскада по напряжению: K_u= K₁* R_H/ (R_G+ R_вх)=64*400/(350+1137,5)= 17,2 Рассчитаем коэффициент усиления каскада по мощности: K_p = K_I * K_u=64*17,2= 1101 Определим амплитуду напряжения источника сигнала: U_Gm= U_Hm / K_u =1/17,2=0,058 B. Пункт 1.4 Распределим частное искажение в области нижних частот, вносимые емкостями конденсаторов С_р1, С_р2, С_б1равномерно между ними: М_нс= М_н^1/3=1,41^1/3=1,12. Рассчитаем емкость разделительного конденсатора: С_р1>=1/2П F_H (R_G + R_вх) (М_нс²-1)¹^/2=1/6,28*150*1487,5*(1.12²-1)^1/2=1,4*10^-6Ф. Выберем номинал конденсатора С_р1=1,5*10^-6Ф. Определим емкость разделительного конденсатора: С_р2>=1/2П F_H (R_вых+ R_H) (М_нс²-1)¹^/2=1/6.28*1310*150*0.5=1.6*10^-6Ф Выберем номинал емкости конденсатора С_р2=1,6*10^-6Ф. Найдем емкость блокировочного конденсатора С_б1=1/2П F_H

₌₌1/6,28*150*277,86*0,5=7,5*10^-6Ф. Выберем емкость конденсатора С_б1=7,5 мкФ. ПУНКТ 2 Пункт 2.1

Рис.4: Д) инвертирующий усилитель переменного тока. Требуется рассчитать схему инвертора (рис 4а) Исходные данные: R_G₁=75 кОм, K_u₁=50, Д=26 Дб, F_н =20 Гц Определим произведение сопротивления источника сигнала на коэффициент усиления: R_G₁K_u₁=75*10³*50=3,75*10⁶Ом. Рассчитываем сопротивление входного резистора R₁=5* R_G₁=5*75*10³=3,75*10⁵Ом. Выберем по приложению 2 номинал резистора R₁=3,6*10⁵Ом. Находим сопротивление резистора R₂= R₁=3,6*10⁵Ом. Рассчитываем сопротивление резистора R₃= (K_u₁-1) R₁=49*3,6*10⁵= 17,64*10⁶Ом. Выберем номинал резистора R₃= 18 МОм. Пункт 2.2 Так как К_uoy>>K_u₁ и 10кОм<=R_G<=75 кОм выберем К140УД6 Из приложения 4 К140УД6 имеет следующее параметры: K_uoy= 70 10³– коэффициент усиления по напряжению; ∆i_вх= 10 10^-9А – разность входных токов ОУ; U_смв= 5*10^-3 В – внутреннее напряжение смещения; ∆∆i_вх/∆T=0,1 10^-9А/⁰C – тепловой дрейф разности входных токов; ∆U_смв/∆T= 20 10^-6B/⁰C – тепловой дрейф внутреннего напряжения смещения; U_{вых мах оу}=11 В – максимальное напряжение на выходе ОУ; U_п= 15 В – типовое напряжения питания. Принимаем напряжение питания ОУ сумматора U_п1= +15 В, U_п2= -15 В и проверим правильность выбора ОУ. Рассчитываем допустимое напряжение смещение ОУ U_{см доп}= U_{вых мах оу}/ K_u₁*10^-^D^/20=11/50*10^-26/20=4,4 В Найдем напряжение смещение ОУ от разности входных токов: U_см1 = ∆i_вх*R_вхо+ (∆∆i_вх/∆T)* R_вхо( T_m –T_о)= =10^-8*3,6*10⁵+10^-10*3,6*10⁵*15=4,14*10^-3В. Определим напряжение смещение ОУ, вызванное внутренним смещением ОУ: U_см_II=U_смв+ (∆U_смв/∆T) ( T_m –T_о)=20*10^-6 *15+5*10^-3=5,3*10^-3В. Суммарное напряжение смещение: U_см= U_см_II+ U_см1=(4,14+5,3) 10^-3=9,44* 10^-3В. U_{см доп}> U_см, следовательно, ОУ К140УД6 обеспечивает заданный динамический диапазон выходного напряжения во всем интервале рабочих температур: ОУ К140УД6 выбран правильно. Пункт 2.3 Определим максимальную амплитуду источника сигнала: U_Gm2= U_{вых мах оу}/K_u₁=11/50=0,22 B. ПУНКТ 3 Пункт 3.1 Задача логическая функция:

Где А₁= , A₂= Упростим данную функцию, пользуясь законами алгебры логики: F= Y(Z+X)+ + =( YZ+ )+( )= +ZY=Y( +Z) Составим таблицу истинности:

X Y Z F

Структурная схема.

Строим функциональную электрическую схему реализующие функцию.

Элемент И-НЕ-ИЛИ-И

Рис.3.1 Базовый логический элемент.

Заключение:

1.Для усилительного транзисторного каскада (Рис 1).

1.1 Выбран транзистор по приложению 1, определили напряжение источника питания U_п, рассчитали сопротивление резисторов и выбрали их номиналы по приложению 2.

1.2. Определили h-параметры, h_11э, h_21эв рабочей точке транзисторного каскада, его входные и выходные сопротивления R _{вх ,}R _вых.

1.3 Нашли амплитуды напряжение и тока базы U_бI _б, коэффициенты усиление каскада по току, напряжению и мощности K_1,K_u _,K_pи амплитуду напряжение источника сигнала U_Gm.

1.4 Рассчитали емкости конденсаторов, выбрали их номинал по приложению 2,3.

2. По заданной схеме на операционном усилитель:

2.1 Выбрали операционный усилитель К140УД6.

2.3 Определим максимальные амплитуды источников сигнала

3. Решаем логическую функцию:

3.1 Упростили функцию, пользуясь алгебры логики.

3.2 Составили таблицу истинности.

3.3 Разработали функциональную электрическую схему на базовых элементах.

Литература: 1. В.И. Лачин, Н.С. Савелов – Электроника : Учебное пособие; издательство «Феникс», 2002.-576 стр. 2. Г.Н.Горбачев и др. Промышленная Электроника: Энергоатом издательство, Москва 1991 г; 320 стр. 3. Методические рекомендации; 4. Справочники по преобразовательной технике; 5. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов, Москва,1982 г. 6. Основы промышленной электроники: Учебник для вузов. В.Г.Герасимов, Москва, 1986 г. 7. Гусев В.Г., Гусев Ю.М,Москва.Электроника,Высшая школа 1986 г. 8. Электронные вычислительные машины: Учебное пособие для вузов: Я.Савельев и др., Москва, 1987 г. 9. Токхайм Р., Микропроцессоры. Курс и упражнения., Москва: Энергоатомиздат, 1987 г.