Расчет различных электрических цепей
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему:" РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ "
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
1.Рассчитать источник опорного напряжения на стабилитроне, если известны такие входные данные: напряжение стабилизации , коэффициент стабилизации , абсолютное изменение температуры окружающей Среды . Привести схему источника опорного напряжения. Входные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Расчётные данные
, В | , С | |
10.5 | 17 | 35 |
2.Рассчитать параметрический стабилизатор напряжения, если известны такие входные данные: напряжение стабилизации , ток нагрузки стабилизатора , коэффициент стабилизации . Привести схему стабилизатора. Входные данные представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Расчётные данные
, В | , мА | |
13 | 20 | 1.6 |
3.Рассчитать сглаживающий фильтр типа LC, если известны такие входные данные: выпрямленное напряжение , выпрямленный ток , коэффициент пульсации выпрямленного напряжения . Привести принципиальную схему фильтра. Входные данные представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Расчётные данные
, В | ,% | , A |
40 | 0.18 | 0.08 |
4.Рассчитать эммитерный повторитель на составном транзисторе типа n-p-n, если известны такие входные данные: амплитуда входного напряжения , номинальное нагрузочное сопротивление источника сигнала , нижняя частота диапазона усиливаемых частот , высшая частота диапазона , частотные искажения на низких частотах . Привести принципиальную схему повторителя. Входные данные представлены в таблице 4.
Таблица 4.
Расчётные данные
,В | , кОм | ,Гц | , Гц | , Дб |
0.5 | 200 | 10 | 50000 | 1.1 |
5.Рассчитать усилительный каскад, выполненный на транзисторе по схеме с общим эммитером, если известны такие входные данные: нижняя частота диапазона усиливаемых частот , высшая частота , максимальный входной ток следующего каскада , коэффициент частотных искажений на нижних частотах , на верхних частотах , напряжение питания . Привести принципиальную схему усилителя. Входные данные представлены в таблице 5.
Таблица 5.
Расчётные данные
Тип транзи-стора | , кГц | , кГц | мА | , В | Тип проводи мости | ||
МП25A | 0.3 | 20 | 55 | 2.5 | 2.5 | 30 | p-n-p |
6.Рассчитать мультивибратор на операционном усилителе в автоколебательном режиме. Привести полную принципиальную схему рассчитанного мультивибратора с учётом схем включения операционнго усилителя. Входные данные представлены в таблице 6.
Таблица 6.
Расчётные данные
Тип операционного усилителя | Пороговое напряжение , где равняется | Длительность импульсов , мс |
153УД5 | 0.55 | 20 |
7.Рассчитать мультивибратор на операционном усилителе в ждущем режиме. Привести полную принципиальную схему рассчитанного мультивибратора с учётом схемы включения операционного усилителя. Входные данные представлены в таблице 7.
Таблица 7.
Расчётные данные
Тип операционного усилителя | Пороговое напряжение , где равняется | Длительность импульсов , мс | Период повторения запуск. импульсов , мс |
140УД6 | 0.1 | 2 | 60 |
1. РАСЧЁТ ИСТОЧНИКА ОПОРНОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.1
Таблица 1.1
Расчётные данные
, В | , С | |
10.5 | 17 | 35 |
Исходя из начальных данных, выбираем стабилитрон с параметрами приведёнными в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Параметры стабилитрона
Тип стабилитрона | , В | ,мА min | ,мА max | ,Ом | , %/С | , max |
Д814В | 10.5 | 3 | 32 | 12 | +0.09 | 0.34 |
Определим сопротивление резистора ,
, (1.1)
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала резистора равное 200 Ом.Определим максимальную мощность рассеивания на резисторе:
, (1.2)
Вт
На основании полученных значений выбираем резистор C2-27-0.25-200Ом1%.
Определим номинальный ток стабилитрона:
, (1.3)
А
Определим падение напряжения на резисторе при номинальном токе стабилитрона:
, (1.4)
В
Определим значение входного напряжения при номинальном токе:
, (1.5)
Рассчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до :
, (1.6)
В
Расчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до :
, (1.7)
В
Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до :
, (1.8)
В
Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до :
, (1.9)
В
Вычислим КПД источника опорного напряжения в номинальном режиме:
% , (1.10)
Вычислим изменение напряжения стабилизации за счет изменения температуры внешней среды :
, (1.11)
В
2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРИЧEСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА
НАПРЯЖЕНИЯ
Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Расчётные данные
, В | , мА | |
13 | 1.6 | 20 |
Исходя из начальных данных, выбираем стабилитрон с параметрами приведёнными в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Параметры стабилитрона
Тип стабилитрона | , В | ,мА min | ,мА max | ,Ом | , %/С | , max |
2C213Б | 13 | 3 | 10 | 25 | 0.075 | 0.125 |
Определим сопротивление резистора ,
, (2.1)
где: ; ;
;
Определим значение :
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 8200 Ом.
Мощность рассеивания на резисторе равна:
Вт
Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-23-0.125-8.2кОм5%.
А
Ом
Ом
Из ряда сопротивлений выбираем значение номинала равное 680 Ом.
Мощность рассеивания на резисторе равна:
Вт
Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-22-0.125-680Ом0.5%.
Вычислим необходимое значение напряжения на входе стабилизатора при номинальном токе стабилитрона:
, (2.2)
В
Определим КПД стабилизатора:
, (2.3)
Расчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до :
, (2.4)
В
Расчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до :
, (2.5)
В
Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до :
, (2.6)
В
Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до :
’ (2.7)
В
3. РАСЧЁТ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ
ТИПА LC
Исходные данные для расчета приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Расчётные данные
, В | ,% | , A |
40 | 0.18 | 0.8 |
Определим ёмкость конденсатора на входе фильтра, которая обеспечит пульсацию не превышающую 10% , при условии, что фильтр подключен к мостовому выпрямителю:
, (3.1)
где: - в микрофарадах, мкФ;
- в миллиамперах, мА;
- в вольтах, В.
мкФ
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение равное 510 мкФ. Напряжение на конденсаторе должно быть в 1.5 раза больше .
На этом основании выберем конденсатор К50-3-60В-510мкФ10%.
Уточним коэффициент пульсации на входе фильтра:
, (3.2)
Определим коэффициент сглаживания, который должен обеспечивать фильтр:
, (3.3)
Коэффициент сглаживания каждого звена двухзвеньевого фильтра определяем по формуле:
, (3.4)
Определяется равенство:
, (3.5)
Зададим значения емкостей конденсаторов и равными 22 мкФ. По значению ёмкостей и максимального рабочего напряжения выбираем конденсаторы К50-3-60В-22мкФ10%.
Из (3.5) определим значение :
,
Гн
т.к. то .
Расчитаем конструктивные параметры дросселей. Выходными данными для расчета являются индуктивности дросселей и значения выпрямленного тока.
Ширина среднего стержня определяется по формуле:
, (3.6)
где: - в см;
- в Гн;
- в А.
см
Выберем из справочника стандартные пластины типа ШI со следующими параметрами:
ширина среднего
стержня - 2.8 см;
высота окна - 4.2 см;
ширина окна - 1.4 см.
Площадь окна находим по формуле:
, (3.7)
где: - ширина, см;
- высота, см.
кв.см
Вычислим количество витков обмотки каждого дросселя:
, (3.8)
где: - площадь окна а кв.мм;
- коэффициент заполнения
окна медью равный 0.27;
- плотность тока равная 2А.кв.мм;
- выпрямленный ток в А.
Находим диаметр провода обмотки дросселя:
, (3.9)
мм
Из справочника выбираем диаметр провода равный 0.75мм (допустимый ток 0.884 А).
Вычисляем площадь сечения дросселя:
, (3.10)
где: - в кв.мм;
- в Гн;
- в А;
- магнитная индукция сердечника
равная 0.8 Тл.
кв.см
Расчитаем толщину набора сердечника дросселя:
, (3.11)
см
Для избежания насыщения сердечника дросселя между ярмом и сердечником делают воздушный зазор. Поскольку магнитный поток дважды проходит через зазор, то толщина немагнитной прокладки (из бумаги или картона)равна .
, (3.12)
где: - в А;
- в Тл;
- в см.
см
Подсчитаем среднюю длину витка обмотки:
, (3.13)
см
Вычислим активное сопротивление обмотки дросселя:
, (3.14)
где: - в см;
- в мм;
- в Ом.
Ом
Сопротивление двух последовательно соединенных дросселей равно:
, (3.15)
Ом
Подсчитаем спад напряжения на активном сопротивлении дросселей:
, (3.16)
В
4. РАСЧЁТ ЭМИТТЕРНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ
Исходные данные для расчета приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Расчётные данные
,В | , кОм | ,Гц | , Гц | , Дб |
0.5 | 200 | 10 | 50000 | 1.1 |
Определим величину мощности , которую может отдать источник сигнала в входную цепь усилителя при условии равенства входного сопротивления каскада :
, (4.1)
Вт
Считая, что в усилителе достаточно велико, используют составной транзистор по схеме с общим коллектором. При таком соединении коэффициент усиления каскада по мощности можно принять равным 20 Дб.
Из справочника выбираем транзисторы типа МП111A с параметрами приведенными в табл.4.2.
Таблица 4.2
Параметры транзистора
коэффициент усиления по току | максимально допустимое напряжение коллектор-эмитттер,В | максимально допустимый ток коллектора, мА | максимальная мощность рассеивания на коллекторе, мВт | выходная полная проводимость, мкСм | граничная частота транзистора, МГц |
20 | 10 | 20 | 150 | 1.25 | 1 |
Напряжение источника питания в цепи коллектора составляет от 0.4 до 0.5 максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер. Примем равным 5 В.
Максимальное значение входного сопротивления каскада определяется как половина сопротивления коллекторного перехода, которое в свою очередь вычисляется по формуле:
, (4.2)
Ом
Определив получаем, что равно 400 кОм.
Частотные искажения на высшей частоте диапазона частотными свойствами транзисторов и их схемой включения. Для схемы эмиттерного повторителя:
, (4.3)
где: ;
- высшая частота диапазона;
- граничная частота транзистора;
- коэффициент усиления по току
в схемах с общим эмиттером.
Сопротивление нагрузки каскада находим по формуле:
, (4.4)
где: - напряжение между коллектором и
эмиттером транзистора VT2 в ре-
жиме покоя;
- ток эмиттера в режиме покоя.
Для повышения входного сопротивления и снижения уровня шума примем = 2.5 В, а ток= 0.5 мА.
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем номинал который равен 5.1 кОм. На основании полученных данных выбираем резистор С2-23-0.125-5.1кОм5%.
Чтобы определить и примем ток делителя, созданный этими сопротивлениями, равным 0.2 мА. Используя отношение , из формулы :
, (4.5)
Ом
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем номиналы регистров и равными 6.2 кОм и 18 кОм соответственно. На основании полученных данных выбираем резисторы С2-23-0.125-6.2кОм5% и С2-23-0.125-18кОм5% соответственно.
Определим ёмкость разделительного конденсатора :
, (4.6)
где: - выходное сопротивление эмиттерного
повторителя равоне 150 Ом;
- нижняя частота диапазона усиления;
- частотные искажения на НЧ от .
Частотные искажения на низких частотах, которые возникают в схеме из-за и определим по формулам:
, (4.7)
, (4.8)
Дб
Дб
В относительных единицах:
мкФ
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение ёмкости равное 0.22 мкФ. Рабочее напряжение много больше . На основании полученных данных выбираем конденсатор К53-4А-0.22мкФ10%.
Найдём ёмкость разделительного конденсатора на входе усилителя:
, (4.9)
мкФ
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение ёмкости = 0.1 мкФ. Рабочее напряжение много больше . На основании полученных данных выбираем конденсатор К53-4А-0.1мкФ10%.
5. РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ
ТРАНЗИСТОРЕ ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
Исходные данные для расчета приведены в табл.5.1
Таблица 5.1
Расчётные данные
Тип транзи-стора | , кГц | , кГц | мА | , В | Тип проводи мости | ||
МП25A | 0.3 | 20 | 55 | 2.5 | 2.5 | 30 | p-п-р |
Из справочника выбираем транзистор типа МП25А с параметрами приведёнными в табл.5.2.
Таблица 5.2
Параметры транзистора
коэффициент усиления по току | максимально допустимое напряжение коллектор-эмитттер,В | максимально допустимый ток коллектора, мА | максимальная мощность рассеивания на коллекторе, мВт | выходная полная проводимость, мкСм | граничная частота транзистора, МГц |
35 | 40 | 400 | 200 | 3.5 | 0.2 |
Определим величину тока в цепи коллектора:
, (5.1)
А
Найдём сопротивление нагрузки в цепи коллектора:
, (5.2)
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем величину номинала равную 160 Ом. Мощность рассеивания на резисторе равна:
, (5.3)
Вт
Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-27-1.0-75Ом0.5%.
Определим сопротивление резистора в цепи термостабилизации:
, (5.4)
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем величину номинала равную 75 Ом. Принимаем, что . Мощность рассеивания на резисторе равна:
, (5.5)
Вт
Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-27-0.5-75Ом0.5%.
Найдём ёмкость конденсатора :
, (5.5)
где: - в Гц;
- в Ом;
- в мкФ.
мкФ
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем величину ёмкости равную 75 мкФ. Используя полученные данные выбираем конденсатор К50-6-60В-75мкФ10%.
Определим напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме покоя:
, (5.6)
В
Ток покоя базы равен:
, (5.7)
А
Расчитаем элементы делителя напряжения и .
Для этого определяем падение напряжения на резистореиз отношения:
, (5.8)
В
Найдём напряжение на делителе ,:
, (5.9)
В
Определяем ток в цепи делителя из условия:
, (5.10)
А
Вычисляем :
, (5.11)
Падение напряжения на резисторе . Значение напряжения В.
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 2400 Ом.
Вычисляем :
, (5.12)
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 430 Ом.
Находим мощности рассеивания на этих резисторах:
, (5.13)
Вт
, (5.14)
Вт
Используя полученные результаты выбираем резисторы С2-24-0.25-2.4кОм1% и С2-22-0.125-430Ом1% соответственно.
Просчитаем элементы развязывающего фильтра:
, (5.15)
, (5.16)
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 51 Ом.
, (5.17)
Вт
Используя полученные данные выбираем резистор С2-24-0.5-51Ом5%.
Ф
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем величину ёмкости равную 2200 мкФ. Рабочее напряжение должно быть не меньше, чем . Используя полученные данные выбираем конденсатор К-50-6-100В-2200мкФ.
Амплитудное значение тока на входе каскада находим по формуле:
, (5.18)
А
Найдём коэффициент усиления по напряжению на средних частотах:
, (5.19)
где:-входное сопро-
тивление каскада;
- эквивалентное сопротивление
каскада.
Эквивалентное сопротивление каскада вычисляется по формуле:
, (5.20)
где: - сопротивление резисторав де-
лителе следующего каскада.
Допустим, что транзисторы в расчитанном и следующем каскаде однотипные тогда:
(5.21)
Ом
Ом
Найдём минимальное значение коэффициента усиления каскада по мощности в относительных еденицах:
, (5.22)
в децибелах:
, (5.23)
Дб
Ёмкость разделительного конденсатора определим по формуле:
, (5.24)
где: ,- в Ом;
- в Гц;
- в мкФ.
мкФ
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение ёмкости равное 0.33 мкФ. Рабочее напряжение как и у конденсатора . На этом основании выбираем конденсатор К53-4А-0.33мкФ10%.
Определим величину коэффициента частотных искажений каскада на верхних частотах диапазона:
, (5.25)
где: - эквивалентная ёмкость, которая
нагружает рассчитанный каскад, и
равная 200 пкФ.
6. РАСЧЁТ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННЫМ
УСИЛИТЕЛЕ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ
Исходные данные для расчёта приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Расчётные параметры
Тип операционного усилителя | Пороговое напряжение , где равняется | Длительность импульсов , мс |
153УД5 | 0.55 | 20 |
Параметры операционного усилителя приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2
Параметы операционного усилителя
,В | , В | ,кОм | ,В/мкс |
15 | 10 | 2 | 0.1 |
Примем, что .
Исходя из формулы:
, (6.1)
определяем отношение сопротивления резисторов и :
, (6.2)
Сумма сопротивлений и должна удовлетворять соотношению:
, (6.3)
Используя (6.2) и (6.3) получаем формулы:
, (6.4)
, (6.5)
Ом
Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение сопротивлений и соответственно 2.7 кОм и 3.3 кОм. Используем резисторы марки С2-24-0.25-2.7кОм5% и С2-24-0.25-3.3кОм5%.
Зададимся сопротивлением исходя из условия:
кОм , (6.6)
Ом
Используем резистор марки С2-23-0.125-56кОм5%
Определим ёмкость хронирующего конденсатора:
, (6.7)
Ф
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение ёмкости равное 0.33 мкФ. Выбираем конденсатор К53-1-0.33мкФ10%.
Определим длительности и генерированных импульсов по формуле:
, (6.8)
мкс
7. РАСЧЁТ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННОМ
УСИЛИТЕЛЕ В ЖДУЩЕМ РЕЖИМЕ
Исходные данные для расчёта приведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Расчётные данные
Тип операционного усилителя | Пороговое напряжение , где равняется | Длительность импульсов , мс | Период повторения запуск. импульсов , мс |
140УД6 | 0.1 | 2 | 60 |
Параметры операционного усилителя приведены в таблице 7.2.
Таблица 7.2.
Параметры операционного усилителя
Подобные работы:
Актуально:
|