Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроника и схемотехника. Практикум. Учебное пособие
.pdf
В связи с тем что коллекторный ток во много раз превыша-
=-=-=
aab
ет ток базы, а сопротивление Rн>>Rвх, выходное напряжение будет во много раз больше входного.
Практическая работа № 10.
РАСЧЕТ МНОГОКАСКАДНОГО УСИЛИТЕЛЯ
Цель работы: получить навыки расчёта каскадного усили-
теля на биполярном транзисторе.
Задача. По техническому заданию каскадный усилитель
должен обеспечить в диапазоне 0-10 МГц коэффициент усиления
по напряжению не менее 4. Будет ли выполнено это условие, если
в каскадной схеме (рис. 24) применимы однотипные транзисторы
со следующими параметрами:a=0,99; rЭ=20 Ом; rБ=120 Ом;
rК=2 МОм; fa=200 МГц; СК=1 пФ?
Решение
1. Рассчитаем коэффициентb:
9999019901
),/(,)/(
.
2. Определим входное сопротивление:
33
Ом.
RrrR
b
ЭЭБвх
1012,102)991)(1020(120)1)(( ×=+++=+++=
Рис. 24. Расчётная схема каскадного усилителя на биполярных
транзисторах
3. Рассчитаем сопротивление RКн:
3
51010101010
=×+×== )/()(RRR
нKKн
кОм.
31
4. Рассчитаем коэффициент усиления по напряжению для
t
t
t
[
]
=+++=
=
b
t
g
=++++
=
g
=++
=
agtt
t
низких и средних частот в каскадном усилителе [7]:
U
ba
вхГKн0
5. Рассчитаем постоянную времени
pt
f
aa
6. Рассчитаем постоянную времени
7. Рассчитаем постоянную времени
[ ]
8. Рассчитаем коэффициент
:
a
:
b
)2/()1()1/(
=+=+=
pbbtt
f
aab
66 -
c.1008,0)1020014,32/()991(
×»×××+=
каскада:
K
RrrСRС
ББЭKвхОБKK
Б
RrrRRr
ЭЭБГЭЭБ
333
)1)((
:
)/()(
.48,0)102012010/()1020(
»++++=
333
96
-
с.
10796,0)1020014,32/(1)2/(1
×=×××==
7512
--
×=+++×=
9. Рассчитаем постоянную времени каскада с ОЭ на транзи-
сторе Т1:
)1/()(
=++=
bgttt
b
БКвОЭ
96
--
с.1075,3)48,0991/(10)102,008,0(
×»×+×+=
10. Определим постоянную времени каскада с ОБ на тран-
зисторе Т2:
)1/()(
a
ЭКвОБ
99
--
с.1005,6)0476,099,01/(10)5796,0(
×»×-×+=
11. Рассчитаем эквивалентную постоянную времени кас-
кадного усилителя в области верхних частот:
2
ttt
вОБ
вОЭв
9222
-
1011,705,675,3
×=+=+=
с.
12. Определим верхнюю граничную частоту усилителя fв:
f Гц.
pt
вв
-
69
104,22)1011,714,32/(1)2/(1 ×=×××==
.
75,4)1012,10210/()1059999,0()/()(
-»×+×××-=+-= RRRK
c.1002,1)991/()10120(2010100
32
13. Вычислим коэффициент усиления каскадного усилителя
t
на частоте f=10 МГц:
2
,)/(1/)(
ffKfК
+=
UU
U
в0
2
.33.4)4,22/10(1/75,4)(
-=+-=fК
По условию практического задания № 10 согласно данным
табл. 13 вычислить коэффициентb, входное сопротивление Rвх,
сопротивление RКн, коэффициент усиления по напряжению для
низких и средних частот RU0, постоянные времени
эффициент
, постоянные времени, верхнюю граничную часто-
g
Б
,
,
, ко-
t
t
a
K
b
ту усилителя fв, коэффициент усиления каскадного усилителя на
частоте f=10 МГц.
Таблица 13
Вариант по по-
следней цифре
шифра
0 10 800 0 1,0 250 2,5
1 15 850 1 1,1 300 3,0
2 25 900 2 2,2 350 3,5
3 30 1000 3 1,7 400 4,0
4 40 1200 4 1,2 450 4,5
5 50 750 5 2,4 500 5,0
6 60 1100 6 3,8 550 5,5
7 70 1300 7 2,0 600 6,0
8 80 1400 8 4,0 650 6,5
9 90 1500 9 1,5 700 7,0
rЭ,
Ом
rБ,
Ом
Вариант
по
предпоследней
цифре
шифра
rК,
МОм
f
a
МГц
С
,
,
К
пФ
Практическая работа № 11.
РАСЧЕТ ОДНОПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Цель работы: изучить основные методы расчёта однопо-
лупериодного выпрямителя.
33
Задача. Для однополупериодного выпрямителя (рис. 25),
собранного на полупроводниковом диоде, имеющего сопротивление в прямом направлении Rпр, а в непроводящем обратном направлении R
, определить: 1) средние значения выпрямленного
обр
тока Io и напряжения Uo; 2) мощность Р, выделяемую в нагрузоч-
ном резисторе. Сопротивление нагрузочного резистора RН,напряжение питающей сети U. Изобразить вольтамперную характе-
ристику электрической цепи (данные для расчёта взять согласно
варианту из табл. 14).
Таблица 14
Вариант по последней цифре
шифра
0 2 800 0 100 250
1 3 850 1 110 300
2 2 900 2 220 350
3 5 1000 3 127 400
4 6 1200 4 120 450
5 1 750 5 240 500
6 7 1100 6 380 550
7 8 1300 7 200 600
8 9 1400 8 400 650
9 10 1500 9 150 700
Rпр,
Ом
R
обр
Ом
,
Вариант
по
предпоследней
цифре
шифра
U,
Rн,
В
Ом
Дано: Rн= 350 Ом, U=220 В, Rпр=4 Ом, R
i
u
Рис. 25. Схема выпрямителя
34
=900 Ом.
обр
U
R
н
н
Решение
=+=+=
=+=+=
=×=×=
1. Сопротивление электрической цепи в проводящий (пря-
мой) полупериод, Ом:
RRR Ом.
Hпр1
3543504
2. Сопротивление электрической цепи в непроводящий (об-
ратный) полупериод, Ом:
RRR Ом.
Hобр2
1250350900
3. Амплитудное значение напряжения питающей сети, В:
2,31022202 =×=×= UU
m
В.
4. Амплитудное значение прямого и обратного тока цепи, А:
354
1250
2,310
88,0
===
А;
2,310
25,0
===
А.
U
'
I
I
m
m
R
1
U
''
m
m
R
2
5. Постоянные составляющие прямого и обратного тока:
'
I
'
I А;
o
p
I
''
I А.
o
p
88,0
m
28,0
===
14,3
''
25,0
m
08,0
===
14,3
6. Средние значения выпрямленного тока, А и напряжения, В:
''
'
o
оo
oНo
,IRU
20080280 ,,,III
=-=-= А;
7020350
В.
7. Мощность, выделяемая на нагрузочном резисторе, Вт:
22
oН
14350140
=×== ,IRP
Вт.
Пример построения вольт-амперной характеристики пока-
зан на рис. 26.
35
I,А i
p
p
p2p
2 ,5
2 ,0
1,5
1,0
0 ,5
0
100
200
300
400 U , В
100
200
0
300
U
m
U , В
0
'
I
m
' '
' '
I
I
0
'
I
0
m
2
wt
Рис. 26. Вольт-амперная характеристика выпрямителя
Практическая работа № 12.
СХЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Цель работы: составить дифференциальное или интегро-
дифференциальное уравнение по электрической принципиальной
схеме усилителя.
Краткие теоретические сведения
Операционным усилителем (ОУ) принято называть инте-
гральный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом
усиления (рис. 27).
wt
Рис. 27. Обозначение ОУ на функциональных схемах
Обозначение ОУ на электрических принципиальных схемах
показано на рис. 28.
36
Рис. 28. Обозначение ОУ на электрических схемах
Отечественные серии ОУ: 140, К140, КР140, 153, 154, 157,
544, 551, 553, 574, 1401, 1407, 1408, 1416, 1422, 1423,...
Классификация ОУ включает деление:
по назначению и области применения:
5
5
10× );
- общего применения (Кус<5
- прецизионные (Кус>5
10× , большое входное сопротив-
ление, малый дрейф нуля);
- быстродействующие (полоса частот > 1 МГц, скорость
нарастания сигнала на выходе > 0,6 В/мкс);
- микромощные (ток потребления < 1 мА);
- мощные (ток на выходе > 100 мА);
- высоковольтные;
по структуре:
- на биполярных транзисторах;
- на полевых транзисторах;
- комбинированные.
Различаются также корпусами (планарный, круглый, пластмассовый с вертикальными выводами – DIP, пластмассовый
для поверхностного монтажа – мини-DIP и т. д.), конструктивными особенностями (с внутренней компенсацией нуля, сдвоенные и счетверенные в одном корпусе, с открытым коллекторным
выходом и т.д.), напряжениями питания (однополярное, двухполярное, фиксированное или задаваемое интервалом) [3].
Простейшие схемы включения и математическое описание
схем
1. Идеальный ОУ без обратной связи (рис. 29). Из-за очень
большого коэффициента усиления и ограниченности выходного
37
сигнала выходная характеристика ОУ близка к релейной, поэтому
U
U
=
1
oc
R
RUR
-=-
усилители без обратной связи используются достаточно редко.
а б
Рис. 29. Идеальный ОУ без обратной связи: а - обозначение;
б - график изменения выходного напряжения
Выходное напряжение идеального ОУ без обратной связи
описывается выражением: )(
усвых
-+
-= UUkU .
2. Инвертирующий
усилитель (рис. 30). При
приближенном анализе
электронных схем с
усилителями можно
считать, что входные
Рис. 30. Инвертирующий усилитель
токи и разность напряжений на прямом и инверсном входах равны нулю:
0==-+II ,
-+
, т. е
0вх=-=
UUU
-+
.
=
С учетом этих упрощений для рассматриваемой схемы (рис. 30):
,
освх II
U
вых0101
U
вых
oc
R
.
1
U
-=®
3. Не инвертирующий усилитель представлен на рис. 31:
+
;
38
1UU =
вых1
UU
U
-=
вых
+
+-
;1ocвых
UUIRUU
==-=
.oc
R
oc1
RR
Рис. 31. Обозначение не инвертирующего ОУ
=
=
+
ocвы2211RхURUR
Выходное напряжение не инвертирующего ОУ описывается
выражением:
oc
R
æ
UU
ç
è
ö
.
+=
11вых
÷
1
R
ø
4. Повторитель напряжения (рис. 32)
.
1вых UU
а б
Рис. 32. Повторитель напряжения: а - обозначение; б - график
изменения выходного напряжения
5. Суммирующий усилитель представлен на рис. 33.
Рис. 33. Обозначение суммирующего усилителя
-+
, т. е.
вых1 UUUU ===
Для него:
;
0==-+UU
;
oc21 III
U
вых U
U
-=+
oc
R
æ
U
ç
1
R
è
oc
R
+-= 2
1
2
R
,
ö
.
÷
ø
39
6. Вычитающий усилитель представлен на рис. 34.
=UU
(
)
oc
1
R
R
3
2
R
R
(
)
Roc
1
3
2
R
R
R
3
2
oc
1
oc
11R
R
R
R
R
RR+++-=+
=
21RR=
1oc1
1
RRR
R
=®=×-
-=+
Рис. 34. Схема вычитающего усилителя
Для вычитающего усилителя справедливо:
-+
;
вых1
UU
-
+
2
U
+
URIUU
U
33 R
RIU
=×=
13
UR
-=
-
1111 R
-=×-=
+
2
;
3
+
вых1
UU
+
1вых
UU
1
R
oc
R
;
1
;
3
R
2
U
.
Если
, а
oc3 RR
oc
R
1 UU
UUввы -=+-=
2
U
, то выходное напряжение равно:
3
R
( )
12
.
7. Интегрирующий усилитель представлен схемой рис. 35.
Рис. 35. Обозначение интегрирующего усилителя
Для интегрирующего усилителя справедливо:
;
0==-+UU
;
1/110111 RUIRIU
;
вых0oc1 URIUc
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]