Розрахунок електронних схем - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Вибір джерела живлення залежно від призначення підсилювача і необхідної вихідної потужності (напруга сигналу при навантаженні). Живлення ланцюгів транзистора. Властивості каскадів при різних ввімкненнях. Розрахунок амплітудно-частотних характеристик схем.


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 Властивості каскадів при різних ввімкненнях транзистору.
2.1 Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах.
2.1.3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів.
2.2 Активні RC-фільтри нижніх частот.
2.2.3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів.
2.2.4 Розрахунок амплітудно-частотних характеристик схем.
2.3.3 Кінцева схема з вказаними номіналами елементів.
2.3.4 Амплітудно-частотна характеристика фазозсуваючого ланцюга.
Джерело живлення обирають залежно від призначення підсилювача і необхідної вихідної потужності (напруга сигналу на заданому навантаженні). Якщо є вимоги до економічності підсилювача, обирають як можна меншу напругу живлення. Внутрішній (вихідний) опір джерела живлення повинен бути досить малим, щоб небажані зворотні зв'язки через загальне джерело живлення каскадів не призводили до нестабільності характеристик підсилювача.
Живлення БТ типу в режимі підсилення здійснюється подачею негативної напруги на колектор и невеликої позитивної напруги на емітер (відносно бази). Живлення БТ типу відрізняється лише полярністю напруги джерел напруги.
На рис. 1.1 приведені найпростіші схеми резистивних підсилювальних каскадів на БТ, ввімкнених по схемі з ЗЕ. Необхідну напругу на базу можна подавати через резистор (рис. 1.1, а) або з дільника напруги (рис. 1.1, б). Опір у багато разів перевищує опір переходу база-емітер для постійного струму, тому зміщення через резистор називають зміщення фіксованим струмом бази. Зміщення за допомогою дільника напруги менше змінюється при зміні температури, старінні та заміні екземплярів транзисторів, тому воно називається зміщенням фіксованою напругою база-емітер.
Напругу зміщення на базу можна подавати паралельно з напругою сигналу (рис. 1.1, а, б) та послідовно з напругою сигналу, якщо сигнал подається через трансформатор (рис. 1.1, в). Зміщення на базу з дільника напруги також можна подати і послідовно з напругою сигналу. Для цього в схемі на рис. 1.1, в паралельно конденсатору треба включити резистор. При послідовному включенні напруги сигналу та зміщення вхідний опір каскаду більше, ніж при паралельному.
1.2 Властивості каскадів при різних ввімкненнях транзистору
Ввімкнення транзистору з ЗБ дозволяє отримати підсилення тільки напруги. Коефіцієнт підсилення струму при такому включенні менше одиниці і мало змінюється при зміні режиму роботи, температури і заміні екземпляру транзистору. Коефіцієнт підсилення потужності порівняно невеликий, однак при заміні екземплярів транзисторів, їх старінні та зміні температури змінюється значно менше, ніж при інших схемах включення.
Вхідний опір транзистора при включенні з ЗБ менше, ніж при інших включення і знаходиться в межах від десятих долей ома (для транзисторів великої потужності) до десятків ом (для транзисторів малої потужності). При збільшенні опору навантаження вхідний опір зростає. Вихідний опір при включенні з ЗБ більше, ніж при інших включення і зростає при збільшенні внутрішнього опору джерела сигналу. Коефіцієнт гармонік зазвичай не перевищує декількох відсотків навіть при повному використанні транзистора.
Включення транзистору з ЗЕ дозволяє отримати підсилення як струму, так і напруги сигналу. Коефіцієнт підсилення потужності при такому включенні найбільший, однак він сильно змінюється при зміні режиму транзистора, температури та заміні екземплярів транзисторів. Вхідний опір транзистора значно вище, ніж при включенні з ЗБ і знаходиться в межах від декількох ом (для транзисторів великої потужності) до тисяч ом (для транзисторів малої потужності). При збільшенні опору навантаження вхідний опір зменшується. Вихідний опір менше, ніж при включенні з ЗБ, і зменшується при збільшенні внутрішнього опору джерела сигналу. Коефіцієнт гармонік більше, ніж при інших включеннях. Однак таке включення використовується найбільш широко, оскільки дозволяє отримати найбільше підсилення потужності (напруги при заданому опорі навантаження).
Включення транзистора з ЗК дозволяє досягти найбільшого вхідного опору (до сотень кілоом для БТ малої потужності). Цей опір суттєво зростає при збільшенні опору навантаження. Вихідний опір при такому включенні менше, ніж при інших включеннях і знаходиться в межах від десятих долей ома (для транзисторів великої потужності) до тисяч ом (для транзисторів малої потужності). Він різко зростає при збільшенні внутрішнього опору джерела сигналу. Коефіцієнт підсилення напруги менше одиниці, коефіцієнт підсилення струму більше, ніж при включенні з ЗЕ и сильно змінюється при зміні режиму роботи, температури і заміні транзисторів.
Підсилювачі, що мають виборчі властивості, умовно поділяють на фільтри нижніх і високих частот, а також смугові та режекторні (загороджувальні). Фільтри низьких і високих частот відповідно пропускають тільки низькі або тільки високі частоти, смугові та режекторні забезпечують пропускання або непропускання сигналів певних частот.
Для отримання в підсилювачах виборчих властивостей в області низьких частот (нижче ) переважно застосовують ланцюги інтегруючого або диференціюючого типів. Вони включаються на вході або виході підсилювача і охоплюють його частотно-залежним зворотнім зв'язком.
В області високих частот в якості фільтрів низьких частот широко застосовують високоякісні дроселі, а смугові і режекторні фільтри виконують на основі використання котушок індуктивності (фільтри).
В окремих випадках використовують електромеханічні фільтри, які відносяться до числа смугових та мають резонансну частоту, рівну частоті власних механічних коливань системи. Добротність таких фільтрів зазвичай велика (сотні…тисячі одиниць), але перестройка частоти ускладнена. Тому електромеханічні фільтри в основному використовують в техніці зв'язку та радіомовленні, де маються стандартні визначені робочі частоти.
Під активними фільтрами зазвичай розуміють електронні підсилювачі, що мають ланцюги, ввімкненні так, що у підсилювача з'являються виборчі властивості. При їх застосуванні вдається обійтись без громіздких, дорогих і нетехнологічних котушок індуктивностей і створити низькочастотні фільтри в мікроелектронному виконанні, в яких основні параметри можуть бути змінені за допомогою зовнішніх резисторів та конденсаторів.
Найпростіші фільтри високих і низьких частот показані на рис. 1.2, а, в. В них конденсатор, визначаючий частотну характеристику, ввімкнений в ЗЗ.
Для фільтру високих частот, який часто використовується в якості диференціюючого пристрою, коефіцієнт передачі
Переходячи до операторного запису, отримаємо передавальну функцію
ЛАЧХ даного фільтра наведена на рис. 1.2, б. Частоту спряження асимптот находять з умови , звідки
Для фільтру низьких частот (рис. 1.2, в) аналогічно розглянутому маємо
ЛАЧХ фільтру низьких частот показана на рис. 1.2, г. Так як на частоті спряження асимптот виконується умова , то частота спряження .
Передавальні функції наведених найпростіших фільтрів являють собою рівняння першого порядку, тому і фільтри називаються фільтрами першого порядку. Коефіцієнт підсилення у них зменшується з частотою на .
При об'єднанні фільтрів низьких та високих частот (рис. 1.2, а, в) виходить смуговий фільтр (рис. 1.3, а), що має ЛАЧХ приведену на рис. 1.3, б.
Найпростіші активні фільтри мають малу крутизну спаду ЛАЧХ, що свідчить про погані виборчі властивості. Для поліпшення вибірковості треба підвищувати порядок передавальних функцій за рахунок введення додаткових ланцюгів або послідовного ввімкнення ідентичних активних фільтрів. На практиці найбільш широко застосовують ОП з ланцюгами ЗЗ, робота котрих описується рівняннями другого порядку. При необхідності збільшити вибірковість системи окремі фільтри другого порядку включають послідовно.
Активні фільтри низьких, високих частот та смуговий фільтри другого порядку наведені на рис. 1.4, а, б, в. У них при відповідному виборі номіналів резисторів і конденсаторів нахил асимптот . Причому, як видно з рис. 1.4, а, б, перехід від фільтру низьких до фільтру високих частот виконується заміною резисторів на конденсатори і навпаки. В смуговому фільтрі маються елементи фільтрів низьких та високих частот. Передавальні характеристики цих фільтрів відповідно рівні:
Для смугового фільтра рис. 1.4, в резонансна частота
Для фільтрів низьких і високих частот частоти, що характеризують «початок» зрізу або його «завершення», рівні
Вигляд їх частотної характеристики залежить від параметрів компонентів. Вона маже бути монотонно спадаючою або наростаючою, або мати немонотонний вигляд та підйом поблизу частоти .
Достатньо часто смугові фільтри другого порядку реалізують за допомогою мостових ланцюгів. Найбільш розповсюджені подвійні подібні мости, які «не пропускають» сигнал на частоті резонансу (рис. 1.5, а) і мости Віна, що мають максимальних коефіцієнт передачі на резонансній частоті (рис. 1.5, б).
Мостові ланцюги включені в ланцюг від'ємного та додатного ЗЗ. У випадку подвійного подібного мосту глибина від'ємного ЗЗ мінімальна на частоті резонансу. Коефіцієнт підсилення на цій частоті має максимальне значення. При використанні мосту Віна на частоті резонансу виявляється максимальна глибина додатного ЗЗ і найбільше підсилення. При цьому для збереження стійкості глибина від'ємного ЗЗ, створеного за допомогою резисторів , , повинна бути більше додатної. Якщо коефіцієнти додатного і від'ємного ЗЗ близькі, то даний активний фільтр може мати еквівалентну добротність .
Резонансну частоту подвійного подібного мосту при і , та мосту Віна при і обирають виходячи з умови стійкості , так як коефіцієнт передачі мосту Віна на частоті рівний .
Для отримання режекторного фільтру подвійний подібний міст можна включити так, як показано на рис. 1.5, в, або міст Віна ввімкнути в ланцюг від'ємного ЗЗ.
Якщо виникне необхідність перестройки активного фільтру в широких межах, то зазвичай використовують міст Віна, у якого резистори та виконують у вигляді здвоєного резистора.
Зі здешевленням і випуском декількох ОП в одному корпусі почали широко застосовувати декілька активних фільтрів низьких порядків, об'єднаних між собою в єдину замкнену систему. Приклад побудови такого фільтру показаний на рис. 1.5, г. В його склад входять суматор на ОП та два фільтри низьких частот першого порядку на ОП , . Суматор і активні фільтри ввімкнені послідовно. Якщо , то частота спряження .
Асимптоти мають нахил (рис. 1.5, д, е, ж). В подібному складному фільтрі вдіється одночасно реалізувати фільтри низьких і високих частот, а також смуговий фільтр, який має порівняно низьку чутливість до відхилень параметрів окремих компонентів, що буває важливо при практичній реалізації вибіркових пристроїв.
В електронних ланцюгах крім розглянутих використовують фазові фільтри. Вони мають незалежний від частоти коефіцієнт передачі і пропорційний їй фазовий зсув вихідного сигналу. В якості фазових фільтрів можна використовувати фазозсуваючі пристрої.
Електронні ланцюги, в яких періодичні зміни напруги та струму виникають без прикладення до них додаткових періодичних сигналів, називаються автономними автоколивальними ланцюгами, а пристрої, виконані на їх основі, - автогенераторами або генераторами коливань відповідної форми. Ці ланцюги треба розглядати як перетворювачі енергії джерела живлення постійного струму в енергію періодичних коливань.
Автогенератори можна розділяти на генератори імпульсів і генератори синусоїдальних коливань. Генератори імпульсів в залежності від форми вихідної напруги ділять на генератори: напруги прямокутної форми (ГПН); напруги експоненціальної форми; напруги, що лінійно змінюється (ГЛЗН); напруги трикутної форми; ступінчастої напруги; імпульсів, вершина яких має дзвіноподібну форму (блокінг-генератор).
Генератори синусоїдальних коливань класифікують по типу коливальної системи і ділять на: автогенератори; автогенератори; генератори з кварцовою стабілізацією частоти; генератори з електромеханічними резонансними системами стабілізації частоти.
Для отримання незатухаючих коливань у всіх названих автогенераторах використовуються компоненти електроніки, на вольт-амперних характеристиках яких мається або створена за допомогою ланцюга додатного ЗЗ ділянка з від'ємним диференціальним опором. В більшості автогенераторів використовуються електронні підсилювачі з додатнім ЗЗ.
При додатному ЗЗ, коли фазовий зсув по петлі підсилювач-ланцюг зворотного зв'язку рівний нулю та , підсилювач втрачає стійкість. Якщо в ланцюгу підсилювача або ланцюгу ЗЗ нема елементу накопичуючого електричну енергію, то підсилювач з додатнім ЗЗ перетворюється в тригер і має стійкі стани.
При наявності в петлі підсилювач-ланцюг зворотного зв'язку елементу, накопичуючого енергію, наприклад конденсатора, підсилювач з додатнім ЗЗ не має жодного стійкого стані генерує періодично змінюючюся напругу. Генератори імпульсів, що складаються з широкосмугових електронних підсилювачів, охоплених додатнім зворотнім зв'язком, глибина котрого залишається майже постійною у широкій смузі частот, і мають в петлі зворотного зв'язку елементи, що накопичують енергію, називаються мультивібраторами.
2.1 Підсилювальні каскади на біполярних транзисторах
Схеми підсилювальних каскадів зображені на рис. 2.1.
2.1.2.1 Транзистор обирається з вимоги забезпечення необхідної амплітуди вихідного сигналу і смуги пропускання при заданій вихідній напрузі та коефіцієнті частотних спотворень в області верхніх частот :
де - максимально допустима напруга на колекторі.
В табл. 2.2 наведені параметри обраного транзистора МП39.
2.1.2.2 Опір резисторів , , і допустима ємність конденсатора навантаження обираються з умови:
де - максимально допустимий струм колектора у режимі підсилення. В даному випадку треба взяти таке значення , щоб струм робочої точки не перевищив максимально допустимого значення постійного струму колектора для даного транзистора.
Тоді можна розрахувати ємність конденсаторів
2.1.2.3 На родині вихідних характеристик транзистора будується лінія навантаження по постійному струму і визначається положення точки спокою (, , , ) для режиму класу (рис. 2.2). На родині вхідних характеристик транзистора по , визначається напруга початкового зміщення , (рис. 2.3).
При розрахунках необхідно брати значення не враховуючи знак.
2.1.2.4. Опір резисторів , , , що забезпечують початкове зміщення фіксованим струмом бази (емітера для ЗБ)
2.1.2.5 Ємність роздільних конденсаторів , визначається з умови забезпечення заданого коефіцієнту частотних спотворень на нижніх частотах :
Розрахунок ємностей роздільних конденсаторів. Спочатку необхідно виконати розрахунок допоміжних параметрів:
2.1. 3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів.
Дані схеми є досить простими: в них немає стабілізації режиму транзисторів та іншого. Через це вони мають обмежене застосування в підсилювачах.
2.2 Активні RC-фільтри нижніх частот
Схеми фільтрів наведені на рис. 2.5.
Параметри компонентів схеми для фільтрів нижніх частот 1-го порядку
Для фільтрів нижніх частот 2-го порядку
В якості операційного підсилювача можна взяти модель К140УД9.
2.2. 3 Кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів
Схеми фільтрів першого та другого порядків наведені на рис. 2.6.
2.2. 4 Розрахунок амплітудно-частотних характеристик схем
Схема активного фільтра першого порядку (див. рис. 2.6, а) являє собою пасивний фільтр, який навантажений операційним підсилювачем, що працює в якості буферу (повторювач напруги, який усуває вплив навантаження). Якщо вважати цю схему ідеальною (рис. 2.7) (нехтуємо паразитними елементами та частотними обмеженнями реальних компонентів) то коефіцієнт передачі в частотній області можна записати у вигляді
АЧХ у логарифмічному масштабі (ЛАЧХ) визначається як
Для розрахунку АЧХ фільтру другого порядку (див. рис. 2.6, б) необхідно скласти систему рівнянь за методом вузлових потенціалів для схеми рис. 2.9. Знехтувавши певними елементами (в тому числі вхідним опором ОП) залишили - вихідний опір ОП, без якого розрахунок стає більш складним (інакше вихідний вузол виявиться підключеним до землі через нескінченну провідність ідеального керованого джерела , через що, це джерело необхідно буде «проносити» через вузол в гілки де є опори).
Складаємо систему рівнянь у матричному вигляді за методом вузлових потенціалів
де власний коефіцієнт підсилення ОП.
Розв'язавши систему рівнянь можемо визначити коефіцієнт передачі у частотній області
Графік ЛАЧХ для даного фільтру наведений на рис. 2.8.
З графіків АЧХ видно (див. рис. 2.8), що обидва фільтра мають частоту зрізу близьку до заданої в умові , але в реальній схемі вона може помітно відрізнятися, особливо тоді, коли необхідне велике її значення, яке досягається зменшенням ємностей, а це в свою чергу призведе до більшого впливу паразитних ємностей і т. д.
Схема генератора представлена на рис. 2.10.
Генератор з мостом Віна. В схемі (рис. 2.10) 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.
Обрана модель операційного підсилювача: К140УД9
Коефіцієнт ослаблення синфазних вхідних напруг , 80
Максимальна вхідна диференціальна напруга ,
таку напругу стабілізації має стабілітрон КС139А.
Резистори , обираються у відповідності з умовами
При таких значеннях опорів вказані вище умови виконуються:
2. 3.3 Кінцева схема з вказаними номіналами елементів
2. 3.4 Амплітудно-частотна характеристика фазозсуваючого ланцюга
Для визначення АЧХ ланцюга (рис. 2.12) представимо його у більш загальному вигляді в частотній області (рис. 2.13). Де
Тоді вихідну напругу можна розрахувати виходячи з уявлень про дільник напруги
Як видно з АЧХ (див. рис. 2.14), міст Віна являє собою смуговий фільтр, тому при використанні в ланцюгу зворотного зв'язку генератора дозволяє генерацію лише певних частот.
Використання операційних підсилювачів в різноманітних схемах дозволяє спростити розрахунок цих схем, адже на відміну від транзисторів та інших дискретних активних елементів, операційні підсилювачі мають параметри близькі до ідеальних (надзвичайно великий вхідний опір, малий вихідний опір, дуже велике значення коефіцієнту підсилення та відсутність власного зворотного зв'язку). На ОП можна будувати звичайні підсилювачі, фільтри, генератори, інвертори імпедансу та інші схеми, до того ж в інтегральному виконанні. В той час як розрахунок найпростішої схеми на одному транзисторі потребує застосування графоаналітичного методу і в цілому є дуже складним.
1. Терещук Р.М, Терещук К.М., «Полупроводниковые приемно-усилительные устройства». «Наукова думка», Киев, 1987.
2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М., «Электроника». «Высшая школа», Москва, 1991.
3. Галкин В.И., Булычев А.Л., «Полупроводниковые приборы». «Беларусь» Минск 1987.
Розробка схеми підсилювача змінного струму, який має п'ять каскадів підсилення. Визначення типів транзисторів. Вибір і розрахунок інтегрального стабілізатору напруги для живлення підсилювача низької частоти та однофазного випрямляча малої потужності. курсовая работа [478,8 K], добавлен 20.09.2011
Призначення, характеристики, основні вимоги до проектування та вибір режиму роботи резонансного підсилювача потужності. Вибір транзистора та схеми підсилювача, вольт-амперні характеристики транзистора. Схема резонансного підсилювача та його розрахунок. курсовая работа [87,2 K], добавлен 30.01.2010
Методи розробки структурної схеми пристрою. Вибір схеми підсилювача потужності та типу транзисторів. Розрахунок співвідношення сигнал-шум та частотних спотворень каскадів. Розробка блоку живлення та структурної схеми пристрою на інтегральних мікросхемах. курсовая работа [603,3 K], добавлен 14.10.2010
Вибір і розрахунок підсилювача потужності звукової частоти: розробка схеми, параметри мікросхеми. Вибір схеми стабілізованого джерела живлення. Розрахунок компенсаційного стабілізатора, випрямляча, силового трансформатора, радіаторів, друкованої плати. курсовая работа [105,9 K], добавлен 29.01.2014
Розрахунок однотактного та двотактного трансформаторних підсилювачів потужності на біполярному транзисторі. Розрахунок схеми узгодження, потужності колекторного кола, блоку живлення підсилювача звукових частот з потужним виходом. Вибір радіатора. курсовая работа [857,0 K], добавлен 10.01.2015
Визначення числа каскадів підсилювача. Розподіл частотних спотворень. Розрахунок кінцевого каскаду. Розрахунок нелінійних спотворень кінцевого каскаду. Активний регулятор тембру. Опір ланцюга зворотнього зв’язку. Коефіцієнти підсилення за напругою. курсовая работа [902,4 K], добавлен 25.04.2012
Призначення підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах. Методика розрахунку параметрів та кінцеві схеми з вказаними номіналами елементів. Особливості лінійних електронних осциляторних схем, активні RC–фільтри нижніх частот и RC–генератори. курсовая работа [1,7 M], добавлен 31.07.2010
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



Розрахунок електронних схем курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение На Тему Язык Мой Враг
Курсовая работа по теме Анализ спроса и предложения на сотовые телефоны
Организация Образовательного Процесса Реферат
Курсовой Проект Бизнес План
Учебное пособие: Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Ремонт автомобилей» для специальности 190604. 51 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
Реферат по теме Положение о Национальном совете по вопросам жизнедеятельности населения
Лекция На Тему Эпилепсия
Пособие по теме Конкурсный урок алгебры и начала математического анализа по теме "Логарифмические уравнения"
Учебное пособие: Технологии реабилитационной работы с семьями, находящимися в социально опасном положении
Эссе На Тему Моя Семья Моя Крепость
Курсовая работа: Экономическая наука
История Развития Плавания Реферат Кратко
Контрольная работа: Аналитический учет и активные операции банков
Курсовая работа: Система кондиционирования автомобиля. Скачать бесплатно и без регистрации
Звездный Английский 3 Класс Контрольные Работы
Контрольные Работы Александровой 8 Класс
Здравоохранение Как Отрасль Экономики Курсовая Работа
Курсовая работа по теме Основные мотивы банкротства торговых предприятий в Российской Федерации
Реферат: Виртуальная реальность
Найди Сочинение На Тему Золотая Осень
История государства и права Германии - Государство и право реферат
Облiк доходiв вiд рeалiзацiї продукції (товарiв, робiт, послуг) - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Трансфармацыя інфармацыйнай прасторы Чехіі - Журналистика, издательское дело и СМИ реферат