Аналоговая и цифровая схемотехника - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Изучение и освоение методов разработки и оформления принципиальных электрических либо структурно-логических схем устройств. Расчёт элементов широкополосного усилителя. Проектирование демультиплексора кодов 1 на 64, коммутатора параллельных кодов.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1.2 Составление структурной и принципиальной схем широкополосного усилителя
Рис. 1 - Структурная схема широкополосного усилителя
Ki - коэффициент усиления i-го каскада, дБ; i = 1,...,n; n - число каскадов.
Рис. 2 - Принципиальная электрическая схема широкополосного усилителя
Схема широкополосного усилителя состоит из следующих элементов:
Входной каскад необходим для согласования генератора обладающего внутренним сопротивлением с промежуточным каскадом. Сигнал с выхода промежуточного каскада поступает на фильтр верхних частот, который определяет заданную верхнюю граничную частоту усилителя, нижняя же граничная частота определяется величинами разделительных емкостей.
После фильтра сигнал поступает на промежуточный каскад усилителя, который из всех трех каскадов обладает наибольшим усилением. Далее усиленный сигнал через выходной каскад передается в нагрузку. Выходной каскад имеет ООС по току, что позволяет существенно уменьшить нелинейные искажения.
1.3 Расчет элементов широкополосного усилителя
1. Определение напряжения питания Eп :
Здесь Uвых - максимальное выходное напряжение, UКЭнас?1 В - падение напряжение на транзисторе в состоянии насыщения, Uзап?5 В - запас по напряжению. Исходя из данных задания Uвых= 9 В, получаем Eп=24 В.
2. Выбор транзистора выходного каскада.
Для выходного каскада транзистор выбирают по следующим параметрам верхней граничной частоте fв максимальной величине тока коллектора Iк наибольшему допустимому напряжению коллектора UКЭ доп, максимальной рассеиваемой транзистором мощности
Граничная частота передачи тока базы fв должна более чем в 5 раз превышать заданную верхнюю частоту усилителя fв
Исходя из данных задания fв =12 МГц следовательно fв ?60 МГц.
Максимальный ток коллектора выбирается из условия:
Подставляя данные, получаем IKmax ? 540 мА. Выберем IKmax=540 мА, тогда ток IК0 выберем равным половине IKmax IK0 = 0.5 IKmax = 270 мА
Напряжение питания усилителя Еп должно быть меньше 08 UКЭ доп
Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину IK0UКЭ0 = 1,35 Вт, где UКЭ0 - падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке, определяется по нагрузочной прямой выходной характеристики транзистора VT3: = 5 В.
Поставленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ624В Его параметры fв = 450 МГц
UКЭ доп = 40 В Еп = 24 В < 08UКЭ доп = 32 В
Значение максимального напряжения на коллекторе UKмакс = Еп = 24 В.
Величину сопротивления в цепи эмиттера R13 выбирают исходя из условия, чтобы падение напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Еп:
Подставляя IК0=0,27 А, получаем: R13=8,9 Ом (выбираем 9,1 Ом).
Сопротивление в цепи коллектора R12 рассчитываем аналогично задавшись напряжением на нем
Подставив полученные данные получим: UR12= 16,6 В.
Сопротивление R12 определяется по формуле:
4. Расчет сопротивления нагрузки по переменному току RН~ :
Сопротивление нагрузки по переменному току RН~ образовано параллельным соединением RН и R12 и равно:
5. Определение входной проводимости транзистора:
Определяем ток базы в рабочей точке по выходной характеристике транзистора VT3: Ioб=2 мА, проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной определяем входную проводимость:
6. Определение крутизны транзистора:
С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U0Б:
По входным характеристикам определяем U0БЭ=0,66 В, U0Э=UR13=2,4 В и подставляя получаем U0Б=3,06 В.
Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:
Пренебрегая обратным током IК0, выбирая IД=5I0Б, рассчитываем номиналы резисторов:
R10 =940 Ом (выбираем 910 Ом), R11=180 Ом;
8. Рассчитываем входное сопротивление каскада по переменному току:
Его величина определяется как суммарное сопротивление параллельно включенных R10, R11, и (1/y11)*г, где г=1+SR13 - глубина ООС:
Подставляя числовые данные получаем: RВХ?=112 Ом.
9. Определим коэффициент усиления каскада:
S=5 А/В, RН~=27,7 Ом, R13=9,1 Ом: KU=3,0.
1.3.2 Расчет промежуточного каскада
1. Напряжение питания Eп равно напряжению питания выходного каскада - 24 В:
2. Выбор транзистора промежуточного каскада.
Для промежуточного каскада транзистор выбирают аналогично транзистору выходного каскада: по верхней граничной частоте fв максимальной величине тока коллектора Iк максимальной рассеиваемой транзистором мощности и наибольшему допустимому напряжению коллектора UКЭ доп
Различие в величине максимального тока.
Максимальный ток коллектора выбирается из условия:
Здесь KU3=3,0 - коэффициент усиления выходного каскада, Rвх3=112 Ом - его входное сопротивление по переменному току;
Подставляя данные получаем IKmax? 80 мА. Определим IKmax=90 мА, ток IК0 выберем равным половине IKmax IK0 = 0.5 IKmax = 45 мА
Напряжение питания усилителя Еп должно быть меньше 08 UКЭ доп
Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину IK0UКЭ0=0,225 Вт, где UКЭ0 - падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке, определяется по нагрузочной прямой выходной характеристике транзистора VT2: = 5 В.
Поставленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ385А Его параметры fв = 200 МГц
UКЭ доп = 40 В Еп = 24 В < 08UКЭ доп = 32 В
P доп = 0,5 Вт > IK0 UКЭ0=0,225 Вт.
Значение максимального напряжения на коллекторе UKмакс = Еп = 24 В.
Величину сопротивления в цепи эмиттера R9 выбирают исходя из условия, чтобы падение напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Еп:
Подставляя IК0=45 мА, получаем: R9=106,7 Ом (выбираем 100 Ом).
Сопротивление в цепи коллектора R8 рассчитываем аналогично задавшись напряжением на нем
Подставив полученные данные получим: UR8= 14,2 В.
Сопротивление R8 определяется по формуле:
4. Расчет сопротивления нагрузки по переменному току RН~ :
Сопротивление нагрузки по переменному току RН~ образовано параллельным соединением RН и R8 и равно:
Подставляя RН=Rвх3=112 Ом, R8 = 320 Ом, получим: RН~=83 Ом.
5. Определение входной проводимости транзистора:
Определяем ток базы в рабочей точке по выходной характеристике транзистора VT2: Ioб=0,5 мА, проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной определяем входную проводимость:
?IБ=4 мА, ?UБЭ=0,3 В, y11=0,013 См.
6. Определение крутизны транзистора:
С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U0Б:
По входным характеристикам определяем U0БЭ=0,64 В, U0Э=UR9= 4,8 В и подставляя получаем U0Б=5,44 В.
Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:
Пренебрегая обратным током IК0, выбирая IД=5I0Б, рассчитываем номиналы резисторов:
R6 =350 Ом (выбираем 360 Ом), R7 =1422 Ом (выбираем 1,5 кОм);
8. Рассчитываем входное сопротивление каскада по переменному току:
Его величина определяется как суммарное сопротивление параллельно включенных R6, R7, и (1/y11):
Подставляя числовые данные получаем: RВХ?=73,7 Ом.
9. Определим коэффициент усиления каскада:
Выберем R5 так чтобы ослабление амплитуды сигнала делителем образованным R5 и Rвх2 было незначительным: R5= 5 Ом.
1. Напряжение питания Eп равно напряжению питания выходного каскада - 24 В:
2. Выбор транзистора промежуточного каскада.
Для выходного каскада транзистор выбирают аналогично транзистору выходного и промежуточных каскадов: по верхней граничной частоте fв максимальной величине тока коллектора Iк максимальной рассеиваемой транзистором мощности и наибольшему допустимому напряжению коллектора UКЭ доп Различие в величине максимального тока. Максимальный ток коллектора выбирается из условия:
Здесь KU3=3,0 , KU2=37,35 - коэффициенты усиления выходного и промежуточного каскадов, Rн1=Rвх2+R5=78,7 Ом - сумма сопротивлений фильтра и входного сопротивления промежуточного каскада по переменному току; подставляя данные получаем IKmax ? 3,06 мА. Определяем IKmax равным 10 мА. Ток IК0 выберем равным половине IKmax IK0 = 0.5 IKmax = 5 мА Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину IK0UКЭ0=0,025 Вт, где UКЭ0 - падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке, определяется по нагрузочной прямой выходной характеристике VT1: = 5 В.
Поставленным требованиям удовлетворяет транзистор КТ315В Его параметры
UКЭ доп = 40 В Еп = 24 В < 08UКЭ доп = 32 В
P доп = 0,15 Вт > IK0 UКЭ0=0,025 Вт.
Значение максимального напряжения на коллекторе UKмакс = Еп = 24 В.
Величину сопротивления в цепи эмиттера R4 выбирают исходя из условия, чтобы падение напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Еп:
Подставляя IК0=5 мА, получаем: R4=960 Ом.
Сопротивление в цепи коллектора R3 рассчитываем аналогично задавшись напряжением на нем
Подставив полученные данные получим: UR3= 14,2 В. Сопротивление R3 определяется по формуле:
4. Расчет сопротивления нагрузки по переменному току RН~ :
Сопротивление нагрузки по переменному току RН~ образовано параллельным соединением RН и R3 и равно:
Подставляя RН=Rн1=78,7 Ом, R3 = 2,7 кОм, получим: RН~=76,5 Ом.
5. Определение входной проводимости транзистора:
Определяем ток базы в рабочей точке по выходной характеристике транзистора VT1: Ioб=0,12 мА, проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной определяем входную проводимость:
?IБ=0,2 мА, ?UБЭ=0,15 В, y11=0,0013 См.
6. Определение крутизны транзистора:
С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U0Б:
По входным характеристикам определяем U0БЭ=0,59 В, U0Э=UR4=4,8 В и подставляя получаем U0Б=5,39 В.
Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:
Пренебрегая обратным током IК0, выбирая IД=5I0Б, рассчитываем номиналы резисторов:
R1=12302 Ом (выбираем 12 кОм), R2=5784 Ом (выбираем 5,6 кОм);
Емкость конденсаторов С2 и С6 выбираются большими исходя из того, что его сопротивление цепочки R4С2 по переменному току существенно только на самой низкой частоте должно:
Подставляя, получаем: (С2 ? 32 мкФ) = 33 мкФ, (С6 ? 12 мкФ) = 15 мкФ.
Фильтр предназначен для обеспечения заданной верхней частоты. При этом fв определяется по формуле:
Где Rвых1 есть R3, R5=5 Ом, тогда С3=16,3 пФ.
Производим расчет С3 с учетом коэффициента частотных искажений на верхней рабочей частоте MВ.
Коэффициент MВ в данной схеме определяется искажениями вносимыми цепочкой фильтра R5С3:
Выражаем С3 с учетом заданного коэффициента частотных искажений MВ:
1.3.6 Расчет разделительных емкостей
Расчет разделительных емкостей производится с учетом заданного коэффициента искажений на нижней рабочей частоте:
Пусть доли частотных искажений, вносимых на нижней частоте в каждом каскаде будут равны:
Формулы для расчета разделительных емкостей для данной схемы усилителя примут вид:
Подставляя в выражения данные получаем: С1= 1,1 мкФ (выбираем 1 мкФ), С4 = 2,2 мкФ, С5 =10,4 мкФ (выбираем 10 мкФ), С7 = 22,5 мкФ (выбираем 22 мкФ).
Так как входной и промежуточный каскады работают в режиме малого сигнала то нелинейные искажения обусловлены влиянием выходного каскада. Проведем оценку нелинейных искажений c помощью метода пяти ординат.
При помощи пяти ординат находятся гармонические составляющие. Входной ЭДС Eгm1, Eгm2, Eгm3, по которым рассчитывается коэффициент гармоник:
На нагрузочной прямой наносятся точки мгновенных значений тока Iк1, Iк2, Iк3, Iк4, Iк5, соответствующие IKmin, (IK0-IKmin)/2, IK0, (IKmax-IK0)/2, IKmax, по выходным характеристикам находятся отвечающие им токи базы Iб1, Iб2, Iб3, Iб4, Iб5, и по входным характеристикам находятся мгновенные значения напряжения база-эмиттер Uб1, Uб2, Uб3, Uб4, Uб5. Рассчитываются размахи ЭДС:
Далее находим амплитуды первых трех гармонических составляющих ЭДС:
И рассчитываем коэффициент гармоник каскада:
Подставляя числовые данные получаем Kг = 0,69%, что не превышает заданного.
2. Модуль 2. Цифровая схемотехника
2.1 Задача №1. Устройство демультиплексирования кодов
2.1.1 Проектирование демультиплексора кодов 1 на 64
Рис. 3 - Принципиальная электрическая схема демультиплексора кодов 1х64
Демультиплексор работает следующим образом: при выставлении на шину адреса двоичного кода, соответствующего номеру подключаемого выхода, входной сигнал передается на этот выход.
2.1.2 Таблица адресации демультиплексора
----------------------------------------
2.1.3 Расчет энергопотребления всего устройства и времени задержки по одному каналу
Среднее время задержки К555ИД3 = 33нс, Тср. К555ИД4 = 34 нс.
Тобщ = Тср. К555ид3 +Тср. К555ид4=67 нс.
Потребляемая мощность микросхемы К555ИД3 = 250 мВт, К555ИД4= 50 мВт. Общее энергопотребление устройства
2.2 Задача №2. Коммутатор параллельных кодов
2.2.1 Проектирование коммутатора параллельных кодов с 10 источниками сигналов (словами) по 5 разрядов в каждом слове
Рис. 4 - Коммутатор параллельных кодов (10 слов по 5 разрядов)
Коммутатор работает следующим образом: на вход устройства подается 10 информационных слов. В зависимости от выбранного адреса на выход подается одно из входных слов при подаче стробирующего сигнала.
2.2.3 Расчет энергопотребления всего устройства и времени задержки - для одного слова относительно адресных сигналов
Среднее время задержки К155КП1 =17 нс.
Время задержки по одному каналу Т=17 нс.
Потребляемая мощность микросхемы К155КП1 = 390 мВт. Общее энергопотребление устройства Pобщ = 390*5= 1,95 Вт.
2.3 Задача №3. Устройство параллельного ввода слов в регистры
2.3.1 Проектирование устройства параллельного ввода слов в регистры (7 слов по 8 разрядов в каждом слове, частота ввода слов 650 кГц)
Рис. 5 - Устройство параллельного ввода слов в регистры (7 слов по 8 разрядов)
Устройство параллельного ввода слов в регистры работает следующим образом: на вход устройства подаются импульсы ввода с частотой 650 кГц. При каждом положительном импульсе в регистре с номером, соответствующим номеру импульса защелкивается информационное слово. После запоминания 7 слов в регистрах цикл повторяется (при наличии разрешающего сигнала).
2.3.3 Расчет времени ввода всех слов в регистры
Период повторения импульсов ввода T = 1/f = 1,54 мкс.
Время задержки одного такта счетчика tсч = 17 нс.
Время задержки дешифратора tдш = 41 нс.
Время задержки элемента И-НЕ tИНЕ = 15 нс.
Время задержки элемента НЕ tНЕ = 15 нс.
Время задержки регистра tRG = 28 нс.
t1слово = tИНЕ + tсч + tдш + tНЕ + tRG = 116 нс.
Время ввода всех слов в регистры tобщ = 6Т+ t1слово = 9,356 мкс.
2.4 Задача №4. Запоминающее устройство (ЗУ) на ИМС оперативных ЗУ (ОЗУ)
2.4.1 Проектирование устройства ОЗУ (128 слов по 32 разряда)
Рис. 7 - Принципиальная электрическая схема ОЗУ 128х32
адресные сигналы (ША) А7 А6 А5 А4 А3 А2 А1
Полупроводниковые приборы: Транзисторы / В.Л. Аронов и др.; под общ. ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с., ил.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник / В.Л. Шило. - М.: Радио и связь, 1989. - 352 с.
Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В трех томах. Т. 1 -- М.: Мир, 1993. -- 413 с
Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт Петербург, 2004. 528 с.
Партала Олег Наумович. Цифровая электроника. - СПб.: Наука и техника, 2000. - 208с.: ил.
Мамонкин И.Г. Усилительные устройства. - М.: Связь, 1977. - 360 с.: ил.
Таблица 8. Перечень элементов широкополосного усилителя
Составление структурной и принципиальной схем широкополосного усилителя. Расчет выходного, входного и промежуточного каскадов, разделительных емкостей. Оценка нелинейных искажений. Устройство демультиплексирования кодов. Коммутатор параллельных кодов. курсовая работа [290,1 K], добавлен 05.02.2015
Описание дешифратора и структурная схема устройства. Расчет потребляемой мощности и времени задержки. Описание мультиплексора и структурная схема коммутатора параллельных кодов. Устройство параллельного ввода слов в регистры. Ждущий мультивибратор. курсовая работа [2,3 M], добавлен 27.04.2015
Сферы применения цифровых устройств и цифровых методов. Преобразование одного кода в другой с помощью преобразователей кодов. Структурная схема устройства, его основные узлы. Синтез схем формирования входного двоичного кода и его преобразования. реферат [719,9 K], добавлен 10.02.2012
Параметры и свойства устройств обработки сигналов, использующих операционного усилителя в качестве базового элемента. Изучение основных схем включения ОУ и сопоставление их характеристик. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. реферат [201,0 K], добавлен 21.08.2015
Особенности устройств, преобразующих энергию постоянного тока в энергию электрических колебаний постоянной формы и частоты. Условия самовозбуждения генератора, схемотехника и принципы работы резонансного усилителя с положительной обратной связью. контрольная работа [488,4 K], добавлен 13.02.2015
Методы помехоустойчивого кодирования и декодирования информации с помощью линейных групповых кодов. Принципы построения и функционирования кодирующих и декодирующих устройств этих кодов. Способы их декодирования с учетом помех различной кратности. лабораторная работа [39,2 K], добавлен 26.09.2012
Основные законы алгебры логики. Дизъюнктивные нормальные формы. Синтез комбинационных логических схем. Счетчики с параллельным и последовательным переносом. Общие сведения о регистрах. Синхронные и асинхронные триггеры. Минимизация логических функций. методичка [2,7 M], добавлен 02.04.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Аналоговая и цифровая схемотехника курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат по теме Гольдшмидт и Хаксли: концептуальные и экспериментальные параллели
Контрольная работа по теме Международная безопасность и глобальные политические процессы
Сочинение На Лингвистическую Тему 9 Класс Пример
Реферат по теме Сетевые устройства для 'облачных вычислений'
Реферат: Понятие, система и задачи уголовного права
Курсовая работа по теме Разработка бизнес-плана предприятия
Реферат: Політична історія Галицько-Волинського князівства
Реферат по теме Профессиональные заболевания работников сферы информационных технологий
Дипломная работа по теме Анализ системы теплообмена на примере установки ЭЛОУ-АТ-6
Курсовая работа по теме Общие положения и основания к назначению предъявления для опознания
Христианство: история и основы вероучения
Практическое задание по теме История перестрахования (доклад)
Реферат: Национальная идея и гуманизм: идеологемы в динамике общественного развития
Реферат по теме Особенности электроимпульсного бурения горных пород
Реферат По Доказательной Медицине На Заказ
Сочинение Небылицы 2 Класс
Реферат На Тему Трагические Страницы Истории Украины 30-Е Годы 20-Го Века
Реферат: Практика по АФХД на основе предприятия "ГОФРОТАРА". Скачать бесплатно и без регистрации
Конспекты лекций: Криминопенология.
Требования Предъявляемые К Курсовой Работе
Конституционно-правовой статус Правительства Российской Федерации - Государство и право реферат
Правовые риски, связанные с незаконным занятием частной медицинской деятельностью - Государство и право курсовая работа
Институт перемены лиц в обязательствах по законодательству Российской Федерации и по праву зарубежных государств - Государство и право курсовая работа