Содержание

1. Раздел 1 Расчет усилителя напряжения на биполярном транзисторе 3

2. Раздел 2 Расчет схемы на операционном усилителе 8

3. Раздел 3 Синтез логической схемы 11

4. Заключение 16

5. Список литературы 17

Введение

Одной из характерных особенностей нашего времени является бурное развитие электроники. Её значение очень велико. Без электронных устройств не может существовать ныне ни одна отрасль промышленности, транспорта, связи. Достижения электроники влияют не только на экономическое развитие нашего общества, но и на социальные процессы, распределение рабочей силы и т.д.

Раздел 1. Расчет усилителя напряжения на биполярном транзисторе.

1.1 Схема усилителя напряжения

Рисунок 1.1 –Схема усилителя напряжения

1.2 Исходные данные для расчета

Максимальная амплитуда напряжения холостого хода источника входного сигнала, E_гм = 0,25 В

Внутреннее сопротивление источника входного сигнала R_г= 100 Ом

Максимальная амплитуда напряжения нагрузки U_нм= 1,6 В

Сопротивление нагрузки R_н= 1000 Ом

Нижняя частота усиления f_н=50 Гц

Коэффициент частотного искажения на частоте f_н M_н=1,6

1.3 Назначение элементов схемы

VT1 – управляемый элемент

R_б1 и R_б2 – цепь смещения начальной рабочей точки (точки покоя) транзистора для обеспечения активного режима работы и усиления в классе А;

R_н – эквивалент нагрузки;

R_к – нагрузка транзистора по постоянному току;

R_э – резистор отрицательной обратной связи (ООС по току);

R_г и Е_г – эквивалент источника входного сигнала;

С₁ и С₂ – разделительные конденсаторы, исключают влияние усилителя на источник входного сигнала и нагрузку по постоянному току.

4. Принцип работы схемы

Принцип работы схемы заключается в следующем: при наличии постоянных составляющих и напряжений в схеме подача на вход усилителя переменного напряжения приводит к появлению переменой составляющей тока базы транзистора, а, следовательно, переменной составляющей тока в выходной цепи усилителя (в коллекторном токе транзистора). За счет падения напряжения на резисторе R_к создается переменная составляющая напряжения на коллекторе, которая через конденсатор С₂ предается на выход каскада – в цепь нагрузки. На выходе усилителя сигнал будет находиться в противофазе с входным, следовательно, усилитель – инвертирующий.

1.5 Расчет схемы

1. Определение заданного коэффициента усиления по напряжению

,

2. Расчёт сопротивления резистора коллекторной цепи транзистора, кОм

,

где k_р – коэффициент соотношения сопротивлений R_к и R_н

При R_н 1 кОмk_р =1,2…1,5 Принимаем k_р =1,5

Округляем до стандартного значения R_к=2,4 кОм

1.5.3 Расчёт сопротивления нагрузки транзистора по переменному току, кОм

1.5.4 Расчёт максимальная амплитуда переменного тока коллектора, мА

1.5.5 Ток коллектора в начальной рабочей точке (ток покоя) мА

где k_з – коэффициент запаса (0,7-0,95). Принимаем k_з=0,7

1.5.6 Минимальное напряжение коллектор - эммитер в точке покоя

где U₀ – граничное напряжение U_кэп транзистора между активным режимом и режимом насыщения.

Для транзисторов с Рк U₀=1 В

1.5.7 Напряжение коллектор-эмиттер в начальной рабочей точке (точке покоя).

При U_кэmin,< 5 В принимаем U_кэп=5 В.

1.5.8 Расчёт сопротивления резистора отрицательной обратной связи

Округляем до ближайшего стандартного значения R_э=110 Ом

1.5.9 Расчёт напряжения источника питания

Принимаем E_п= 13 В

1.5.10 Выбираем транзистор по предельным параметрам из условий:

U_{кэ max} > E_п = 13 В

I_{к max} > I_кп = 3,24 мА

P_{к max} > I_кп*E_п= 42,12 мВт

Выбираем транзистор КТ312B со следующими параметрами

U_{кэ max} =20 В

I_{к max} =30 мА

P_{к max} =225 мВт

h_21э =50 - 280

I_эо I_ко =10 мкА

1.5.11 Ток базы покоя транзистора

1.5.12 Определение напряжения покоя база - эмиттер

Используем относительное выражение для ВАХ эмиттерного перехода транзистора из нелинейной модели «Эбера-Молла».

где m =1,2,…,3 –поправочный коэффициент, учитывает не идеальность электронного перехода (m=2);

I_эо – обратный ток эмиттерного перехода;

U_бэ>3тφ_Т = 150 мВ – поскольку эмиттер находится в активном насыщении, в этом случае единицей можно пренебречь.

,

можно получить

где φ_Т – температурный потенциал принимаем равным 26 mB

1.5.12 Ток делителя цепи смещения:

1.5.13 Расчёт сопротивления цепи смещения:

округляем до стандартного значения R_б2 =2 кОм.

округляем до стандартного значения R_б1 =39 кОм

1.5.14 Эквивалентное сопротивление цепи смещения:

1.5.15 Расчёт входного сопротивление усилителя:

,

где R_вхδ – входное сопротивление со стороны базы.

R_{вх. б} = (1+h_21э)*(r_э+R_э)

1.5.16 Расчёт разделительных конденсаторов:

Принимаем вклады С₁ и С₂ в частотные искажения на частоте f_н равными:

M_нс1=М_нс2=М_нс=

округляем до стандартного значения С₁ = 2,7 мкФ

округляем до стандартного значения С₂ = 1,2 мкФ

1.5.17 Проверка усилителя на соответствие заданному значению коэффициента усиления по напряжению K_U:. Используем для расчёта действительного коэффициента усиления точную формулу:

где R`_г – эквивалентное сопротивление входной цепи.

отклонение

Т.к. действительные и заданные значения К_u расходятся не более 10% расчёт считаем верным.

1.5.18 Проверка режима работы усилителя по постоянному току:

U_к.п. =E_п – I_к.п. R_к

U_э.п. = I_к.п.*R_э

U_б.п. =U_эп + U_бэп

1.5.19 Проверка работоспособности схемы по условиям:

U_к.п.> U_б.п. – обеспечивает активный режим работы;

обеспечивает класс А

U_к.п. =5,2 В > U_б.п. = 0,66 В - активный режим транзистора выполняется;

U_к.п.-U_б.п. = 5,2 - 0,66 > U_нм = 1,6 В;

I_к.п.R_к. = 3,24 _*2,4 > U_нм =1,6 В - класс усиления А обеспечивается.

1.5.20 Построение нагрузочных характеристик по постоянному и переменному току.

ХХ: I_к=0 U_к.э. =E_п =13 B

КЗ: U_к.э.=0