20

Контрольная работа № 3

Расчет генератора гармонических колебаний

№ варианта	Ф.И.О.	Тип генератора	Uвых, В	Rн, кОм	F, кГц
1	Зайцева	1	0,5	2	50
2	Быстрякова	2	0,7	4	70
3	Демьянов	3	0,9	5	10
4	Самолетов	1	1,1	1,5	120
5	Чижиков	2	1,5	3	60
6	Куликов	3	0,5	4	8
7	Канивец	1	0,6	2,5	90
8	Гнатовская	2	0,8	3,6	70
9	Лоскутов	3	1,0	1,6	5
10	Голубев	1	1,2	2,2	40
11	Лихачев	2	1,4	3,3	100
12	Касаткин С	3	1,3	4,1	12
13	Беляшин	1	0,4	5,0	40
14	Матвеев	2	0,6	6,2	50
15	Касаткин А	3	0,8	7,1	3

Примечание: Типы генераторов –

1. Генератор LC – типа с автотрансформаторной связью

2. Генератор LC – типа с емкостной связью

3. Генератор RC – типа

Принципиальные электрические схемы генераторов и примеры расчета приведены:

Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. -1983 г.

Стр.192 – расчет LC –генераторов, стр.199 – расчет RC – генераторов.

Схемы на рис. 9.2а и 9.2б (стр 188) - LC –генераторы, рис 9.11 RC –генератор (пример расчета на стр 200)

Контрольная работа № 4

Расчёт импульсных устройств на биполярных транзисторах

3.1. Задание на выполнение расчета импульсного устройства на биполярных

транзисторах

1. Произвести расчёт импульсного устройства в соответствии с номером

варианта задания по типовой методике.

2. Выбрать по справочнику элементы схемы со стандартными номинальными

параметрами и занести в таблицу типовой формы.

3. Оформить отчет по РГР в соответствии с существующими требованиями.

3.2. Исходные данные

Таблица 3.1

№ вар.	Тип устройства	Uвых.и., В	tи., мкс	T, мкс	Rн., кОм	tокр., +0C	tф £, мкс	tс £, мкс
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1	12	10	50	1	30	1	2,5
2	2	12	5	20	2	40	0,5	1,2
3	3	15	3	10	2,5	50	0,3	0,7
4	1	15	15	50	3	60	1,5	3,3
5	2	10	20	60	3,5	35	2	4,7
6	3	10	40	150	0,5	45	5	10
7	1	8	50	300	1	55	6	12
8	2	8	100	600	2	60	10	22
9	3	6	80	400	3	65	8,5	18
10	1	6	60	250	4	30	6,5	15
11	2	5	20	100	0,5	35	2,5	5
12	3	5	30	180	1,5	40	3	7,5
13	1	4	40	200	1	45	4	10
14	2	4	50	300	2	50	5,5	11
15	3	3	60	300	2,5	55	6	15
16	1	3	2	10	3	60	0,2	0,6
17	2	2	4	15	3,5	65	0,5	1,2
18	3	2	6	30	4	30	0,6	1,5
19	1	3	8	40	3,5	35	0,8	2
20	2	3	10	70	3	40	1,2	2,7
21	3	4	15	75	2,5	45	1,3	2,5
22	1	4	20	85	2	50	2,3	5
23	2	5	30	90	1,5	55	3,5	7
24	3	5	40	160	1	60	4,3	9
25	1	6	50	250	0,5	65	5,6	1,2
26	2	6	1	10	1	30	0,1	0,3
27	3	7	2	15	1,5	35	0,2	0,5
28	1	7	4	18	2	40	0,3	0,7
29	2	8	8	20	2,5	45	0,7	0,9
30	3	8	10	35	3	50	1,1	2,5
31	1	9	15	50	3,5	60	1,6	3,2
32	2	9	20	80	4	30	2,3	5
33	3	10	25	120	3,5	35	2,4	6,3
34	1	10	40	150	4	40	4,5	9,2
35	2	11	50	400	0,5	45	5,7	11
36	3	11	60	300	1	50	6,2	13
37	1	12	100	500	1,5	55	8,3	17
38	2	12	1	10	2	60	0,1	0,2
39	3	13	2	8	2,5	65	0,2	0,3
40	1	13	3	9	3	30	0,3	0,6
41	2	14	4	15	3,5	35	0,2	0,5
42	3	14	5	18	4	40	0,5	1,2

Продолжение табл. 3.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
43	1	15	6	30	3,5	45	0,6	1,5
44	2	15	7	35	2,5	50	0,8	1,7
45	3	2	8	45	2	55	0,9	1,9
46	1	2	10	80	1,5	60	1,1	2,3
47	2	3	12	90	1	65	1,3	2,7
48	3	3	15	120	0,5	30	1,4	2,9
49	1	4	30	350	1	35	2,4	5
50	2	4	40	500	1,5	40	4,2	8,3
51	3	15	6	80	1,4	50	2,2	5,5
52	1	5	4	12	1,1	30	1,1	2,2
53	2	5	6	30	1,2	35	1,2	2,3
54	3	2	8	80	1,3	40	1,3	2,4
55	1	2	10	40	2	45	1,4	2,5
56	2	3	12	50	2,2	50	1,5	3,6
57	3	3	20	100	2,4	30	1,6	3,4
58	1	4	30	200	2,6	35	1,7	3,2
59	2	4	40	400	2,8	40	1,8	4,2
60	3	5	50	600	3	45	1,9	5,2
61	1	5	60	800	3,1	50	2,0	6
62	2	6	70	900	3,2	30	2,1	6,1
63	3	6	80	1000	3,3	35	2,2	6,2
64	1	7	90	400	3,5	40	0,9	6,3
65	2	7	100	500	3,6	45	0,8	6,4
66	3	2	20	80	4	50	0,7	1,8
67	1	2	30	100	4,2	30	0,6	1,9
68	2	3	40	120	4,6	35	0,5	2
69	3	3	50	150	3	40	0,4	1,2
70	1	4	60	220	3,2	45	0,3	1,1
71	2	4	70	280	3,1	50	0,2	0,8
72	3	5	80	400	2,9	55	0,1	0,9
73	1	5	90	300	2,8	60	0,6	0,9
74	2	11	100	250	2,7	30	0,7	2,1
75	3	11	120	400	2	35	0,8	2,4
76	1	6	4	12	4	30	1,7	3,2
77	2	6	6	30	3,5	35	1,8	4,2
78	3	7	8	80	3	40	1,9	5,2
79	1	7	10	40	2,5	45	2,0	6
80	2	8	12	50	2	50	2,1	6,1
81	3	8	20	100	1,5	55	2,2	6,2
82	1	9	30	200	1	60	0,9	6,3
83	2	9	40	400	0,5	65	0,8	6,4
84	3	10	50	600	1	30	0,7	1,8
85	1	10	60	800	1,5	35	0,6	1,9
86	2	11	70	900	2	40	0,5	2
87	3	11	80	1000	2,5	45	0,4	1,2
88	1	12	90	400	3	50	0,3	1,1
89	2	12	100	500	3,5	60	0,2	0,8

Окончание табл. 3.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
90	3	13	20	80	4	30	0,1	0,9
91	1	13	30	100	3,5	35	0,6	0,9
92	2	14	40	120	4	40	0,7	2,1
93	3	14	50	150	0,5	45	0,8	2,4
94	1	15	60	220	1	50	1,7	3,2
95	2	15	70	280	1,5	55	1,8	4,2
96	3	6	80	400	2	60	1,9	5,2
97	1	6	90	300	2,5	65	2,0	6
98	2	7	100	250	3	30	2,1	6,1
99	3	7	120	400	4	30	2,2	6,2
100	1	8	4	12	3,5	35	0,5	2

Примечание: в таблице указаны следующие типы импульсных устройств:

1) несимметричный мультивибратор;

2) ждущий мультивибратор;

3) триггер Шмитта.

3.3. Расчет типовых импульсных устройств

3.3.1. Расчет автогенераторного мультивибратора на биполярных транзисторах

(рис. 3.1)

Исходные данные: U_вых.m – амплитуда выходных импульсов;

t_и – длительность импульса;

t_ф – длительность фронта;

t_с – длительность среза;

Т – период следования импульсов;

R_н – сопротивление нагрузки;

t_окр^о – температура окружающей среды.

Рис. 3.1. Автогенераторный мультивибратор на биполярных транзисторах

Последовательность расчета автогенераторного мультивибратора на биполярных транзисторах:

1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:

f_h21б – граничная частота транзистора в схеме с общей базой;

U_КБмакс – максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;

h_21э – минимальное значение коэффициента усиления по току.

По частотным свойствам к транзисторам мультивибратора предъявляются следующее требование

f_h21б ≥ 5(Q - 1)/ t_и,

где Q – скважность импульсов.

По коэффициенту усиления: h_21э = (Q - 1)К_нас/ 0,23

К_нас – коэффициент насыщения транзистора в схеме мультивибратора.

Для мультивибраторов рекомендуется выбирать К_нас в пределах 2…3

Требование по U_КБмакс : U_КБмакс ≥ 2U_ип; U_ип = (1,1 - 1,2) U_вых.m.

2. Рассчитать сопротивления в цепи коллекторов транзисторов.

Принять R_к1 = R_к2 = R_к.

R_к = К U_вых.m / I_к.нас

где К – коэффициент запаса (К = 3…4)

I_к.нас – ток насыщения коллектора транзистора при указанной в исходных

данных температуре окружающей среды;

I_к.нас ≤ I_ки ;

I_ки – импульсный ток коллектора транзистора.

3. Рассчитать сопротивления в базовых цепях транзисторов. Примем R_б1 = R_б2 = R_б

R_б = h_21э R_к / К_нас

4. Проверить условие температурной стабильности схемы

I_{КБОмакс} = I_КБО 2^{(tокр-20)/10}

Если выполняется условие I_{КБОмакс} R_б / U_ип – значительно меньше единицы, то температурным влиянием обратного тока коллектора транзистора на величины t_и и Т можно пренебречь. В противном случае необходимо скорректировать расчет.

5. Рассчитать емкости конденсаторов времязадающих цепей.

С_б2 = t_и / 0,7R_{б ;} С_б1 = (Т - t_и) / 0,7R_б .

6. Проверить длительности фронта и среза

t_ф = 2τ_α ; τ_α = 0,16/ f_h21б ; t_с = 2,3 R_кC_б2 .

Если полученные значения не превышают заданных, то рассчитанные значения емкостей оставить.

3.3.2. Расчет ждущего мультивибратора (рис.3.2.)

Исходные данные: U_вых.m ; t_и ; t_ф ; t_с ; Т ; R_н ; t_окр^о .

Рис. 3.2. Ждущий мультивибратор на биполярных транзисторах

Рекомендуемая последовательность расчета ждущего мультивибратора:

1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:

f_h21б – граничная частота транзистора в схеме с общей базой;

U_КБмакс – максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;

h_21э – минимальное значение коэффициента усиления по току.

По частотным свойствам к транзисторам мультивибратора предъявляются следующее требование

f_h21б ≥ 5(Q - 1)/ t_и

где Q – скважность импульсов

по коэффициенту усиления: h_21э = (Q - 1)К_нас/ 0,23

К_нас – коэффициент насыщения транзистора в схеме ждущего мультивибратора.

Для ждущего мультивибратора рекомендуется выбирать К_нас в пределах 1,2 – 1,4

Требование по U_КБмакс : U_КБмакс ≥ 2U_ип; U_ип = (1,1 - 1,2) (U_вых.m + U¹)

Где U¹ – падение напряжения на резисторе R_э в режиме ожидания

Обычно выбирают U¹ = (0,2…0,3) U_ип

2. Рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора VT2.

R_к2 = К_зап U_вых.m / I_к2.нас,

I_к2.нас – ток насыщения коллектора транзистора VT2 при указанной в исходных данных температуре окружающей среды

I_к2.нас ≤ I_ки

I_ки – импульсный ток коллектора транзистора

К_зап – коэффициент запаса. Обычно, в целях экономичности работы схемы принимают К_зап = 6…8.

3. Рассчитать сопротивление резистора R_э.

R_э = U¹ R_к2 h_21э / (h_21э + К_нас)( U_ип – U¹ )

4. Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора VT1.

R_к1 = (2…3)R_к2

5. Рассчитать сопротивления резисторов входного делителя.

R₁ = h_21э (R_к1 – R_к2) / К_нас,

R₂ = h_21э •R₁ •Rэ / (h_21э •R_к1 – К_нас •R₁).

6. Рассчитать сопротивление резистора и емкость конденсатора времязадающей цепи.

R = h_21э R_к2 / К_нас ; C = t_и / 0,7R.

7. Проверить длительности t_ф и t_с.

t_ф = t_с = 3τ_α τ_α = 0,16/ f_h21б .

Если полученные значения не превышают заданных, то рассчитанные значения емкостей оставляем.

8. Рассчитать время восстановления, т.е. время заряда емкости С после окончания обратного переброса:

t_в = 4 R_к1 С ; t_п = Т – t_в.

Если t_в значительно меньше t_п , то схема будет возвращаться в исходное состояние задолго до прихода следующего управляющего импульса.

9. Рассчитать емкость разделительного конденсатора

С_р = Т / 6 (R₁ + R_и)

R_и – сопротивление источника входного сигнала (принять R_и = 1 кОм)

3.3.3. Расчет триггера Шмита (рис. 3.3.):

Исходные данные: U_вых.m ; t_и ; t_ф ; t_с ; Т ; R_н ; t_окр^о .

Рис. 13. Триггер Шмитта на биполярных транзисторах

Последовательность расчета:

1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:

f_h21б – граничная частота транзистора в схеме с общей базой;

U_КБмакс – максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;

h_21э – минимальное значение коэффициента усиления по току.

По частотным свойствам к транзисторам триггера Шмитта предъявляются следующие требования:

– по частоте: f_h21б ≥ f_вх / 0,7 ;

– по коэффициенту усиления: h_21э = (Q - 1)К_нас/ 0,23;

К_нас – коэффициент насыщения транзистора в схеме триггера Шмитта.

Для триггера Шмитта рекомендуется выбирать К_нас в пределах 1,2…1,4.

Требование по U_КБмакс : U_КБмакс ≥ 2U_ип; U_ип = (1,1…1,2) U_вых.m + U¹ ,

где U¹ – падение напряжения на резисторе R_э при открытом транзисторе VT2.

Обычно выбирают U¹ = 1,5…3,0 В.

2. Рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора VT2

R_к2 = К_зап U_вых.m / I_к2.нас ,

где I_к2.нас – ток насыщения коллектора транзистора VT2 при указанной в исходных данных температуре окружающей среды.

I_к.нас ≤ I_ки ,

К_зап – коэффициент запаса. Обычно, в целях экономичности работы схемы принимают К_зап = 6…8.

3. Рассчитать сопротивление резистора R_э.

R_э = U¹ R_к2 h_21э / (h_21э + К_нас)( U_ип – U¹ ).

4. Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора VT1.

R_к1 = (2…3)R_к2.

5. Рассчитать сопротивления резисторов входного делителя

R₂ = Uип R_э / (R_э + R_к1) I_{КБОмакс}; I_{КБОмакс} = I_КБО 2^{(tокр - 20)/10};

R₁ = h_21э R₂ R_к2 / (h_21э R_э + R₂ ).

6. Рассчитать сопротивления резисторов выходного делителя транзистора VT1.

R₄ = h_21э U_ип R_э R_к1 / (U_ип R_к2 +h_21э R_к1 (R_э + R_к2 ) I_{КБОмакс} ),

R₃ = h_21э R₄ R_к1 / ( R₄ +h_21э R_э ).

7. Рассчитать емкость форсирующего конденсатора

С = t_ф (R₃ + R_к1) / 2,3 R₃ R_к1.

Рассчитать емкость разделительного конденсатора.

С_р = Т / 6 (R₁ + R_и),

R_и – сопротивление источника входного сигнала (принять R_и = 1 кОм)

8. Проверить длительности t_ф и t_с.

t_ф = t_с = 2τ_α ; τ_α = 1/ (2π f_h21б).

Если получим значения, меньше заданных, то принимаем расчетные.

9. Рассчитать амплитуду выходных импульсов U_вых.m = U_ип R_к2 / (R_э + R_к2 ).

Список литературы

1. Бочаров Л.Н., Расчет электронных устройств на транзисторах./Л.Н.Бочаров [и др.].

– М.: Энергия, 1978. – 288 с., ил.

2. Изъюрова Г.И., Расчет электронных схем./Г.И.Изъюрова[и др.]. – М.: Высшая

школа, 1987. – 335с., ил.

3. Справочная книга радиолюбителя-конструктора /под ред. Н. И. Чистякова. –

М.: Радио и связь, 1990. – 624 с., ил.

Приложения

Приложение 1

Пример оформления титульного листа расчетно-графической работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Костромской государственный технологический университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Контрольная работа № 4 по электронике

Расчет триггера Шмитта на биполярных транзисторах

Вариант № 23

Выполнил:

Проверил:

Кострома

КГТУ

2010

Приложение 2

Пример оформления задания на выполнение

расчетно-графической работы

Задание на выполнение

контрольной работы № 4

1. Произвести расчёт импульсного устройства в соответствии с номером варианта

по типовой методике.

2. Выбрать по справочнику элементы схемы со стандартными номинальными

параметрами и занести в сводную таблицу.

3. Оформить отчет по расчетно-графической работе в соответствии с

существующими требованиями.

№ вар.	Тип устройства	Uвых.и., В	tи., мкс	T, мкс	Rн., кОм	tокр., +0C	tф , мкс	tс , мкс
21	1	4	15	75	2,5	45	1,3	2,5

Приложение 3

Таблица П3.1

Перечень элементов схемы устройства

Обозна-чение	Наименование	Количе-ство	Примечание
Диоды выпрямительные
VD1	КД105В	1
VD2	КД105В	1
Конденсаторы
С1	К50 -15 -160В -100 мкФ±10%	1
Стабилитроны
VD3	Д817В	1
VD4	Д817A	1
Резисторы
R1	МЛТ-0.125-1.2 кОм ±5%	1
R2	МЛТ-0.25-270 Ом ±10%	1

Приложение 4