Расчёт выпрямителей и логических схем
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
и генераторах.
Корпус металлический, масса не более 2 г.
Uэк m , В - 40,
Iк m, мА - 300,
Pк m , мВт - 200,
Тm, ОС - +70.
Построение линии статической нагрузки представлено на рисунке 2.2:
Рисунок 2.2 - Характеристики транзистора
Найдем Rк и Rэ:
выпрямитель фильтр ток транзистор усилитель
Для другого контура:
По рисунку 2.2 точка покоя П лежит на выходной характеристике Iб=0,52мА, где Uбэп=0,21В.
Т. к. , а , следовательно
Для внешнего контура
Отсюда:
По выходным характеристикам транзистора в точке покоя П определяем:
По входной характеристике рассчитываем:
В динамическом режиме источник питания закорочен, а токи протекают только за счет uвх. Емкость конденсаторов выбирается так, чтобы на минимальной рабочей частоте их сопротивление было значительно меньше активных сопротивлений схемы и конденсаторы можно было считать закороченными. Тогда, заменив транзистор эквивалентной схемой с h-параметрами, получим схему замещения усилителя, изображенную на рисунке 2.3. В этой схеме:
Рисунок 2.3 - Схема замещения усилителя
Входное сопротивление каскада:
Выходное сопротивление каскада:
Коэффициент усиления напряжения находим с помощью уравнений для входной и выходной цепей:
Коэффициент усиления тока определяется по формуле:
Коэффициент усиления мощности:
Уравнение динамической линии нагрузки записывается по второму закону Кирхгофа для выходного контура схемы замещения каскада:
Вторая точка динамической линии нагрузки будет иметь смещения:
Следовательно, координаты запишутся:
ДЛН пересекает в точке , .
Максимальная выходная мощность:
ЗАДАЧА 4
На основе операционного усилителя (ОУ) проектируется усилитель низкой частоты с заданным коэффициентом усиления напряжения. Тип ОУ, требуемый коэффициент усиления и минимальное входное напряжения приведены в таблице 4.1. Сопротивление нагрузки значительно больше выходного сопротивления ОУ.
Таблица 4.1 - Данные к задаче №4
Тип ОУТребуемый коэффициент усиленияUвх min, мВТип усилителяГруппа 1, 4Группа 2, 5Группа 3, 6К140УД1А50607510Инвертирующий
4.1Начертить заданную схему усилителя с цепью обратной связи и источниками питания. Указать входное и выходное напряжения.
4.2Рассчитать сопротивления резисторов схемы для получения требуемого коэффициента усиления.
.3Определить максимальную амплитуду входного синусоидального сигнала, при которой не будет значительных искажений выходного сигнала.
.4Начертить амплитудную характеристику усилителя.
Решение
Схема неинвертирующего усилителя на ОУ представлена на рисунке 4.1:
Рисунок 4.1 - Схема усилителя на базе ОУ
Усилитель на ОУ К 140УД1А имеет следующие основные параметры: напряжение источников питания , разность входных токов , коэффициент усиления , максимальное выходное напряжение , входное сопротивление , выходное сопротивление .
Рассчитаем сопротивления резисторов схемы, для этого:
Принимаем , тогда:
Отсюда:
Выходное сопротивление:
Амплитуда выходного сигнала не может быть больше максимального выходного напряжения. Поэтому максимальная амплитуда входного синусоидального сигнала составит:
Амплитудная характеристика представлена на рисунке 4.2:
Рисунок 4.2 - Амплитудная характеристика усилителя
Из рисунка 4.2 видно, что в точке, где линия характеристики переходит в горизонтальную усилитель переходит на нелинейный режим работы.
ЗАДАЧА 5
На основе операционного усилителя проектируется сумматор для выполнения заданной операции. Тип ОУ, выполняемая операция и сопротивление резистора обратной связи приведены в таблице 5.1. Сопротивление нагрузки значительно больше выходного сопротивления ОУ.
Данные к задаче №5
Таблица 5.1
Тип ОУВыполняемая операцияСопротивление обратной связи, кОмТип сумматораГруппа 1, 4К140УД1А4U1+U2+U320Неинвертирующий
5.1Начертить схему сумматора для реализации заданной операции с указанием источников питания, входного и выходного напряжений.
5.2Рассчитать величину сопротивлений резисторов входных цепей.
Решение
ОУ К140УД1А имеет следующие основные параметры: напряжение источников питания Eп = 6,3 В, разность входных токов ?Iвх = 1,5 мкА, коэффициент усиления K`u =2500, максимальное выходное напряжение Uвых m = =3,5 В, входное сопротивление R`вх = 0,6 МОм, выходное сопротивление R`вых = =0,7 кОм.
Входной ток 5 мкА
Разность входных токов 1,5 мкА
Схема неинвертирующего сумматора представлена на рисунке 5.1:
Рисунок 5.1 - Схема сумматора на базе ОУ
Выходное напряжение параллельного сумматора:
где - коэффициенты усиления (весовые коэффициенты) и входные напряжения по каждому из неинвертирующих и инвертирующих входов,
- сопротивление обратной связи (резистор ),
- сопрот