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. Примемравным 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 , В , В , кОм , В/мкс 15 12 2 2. 5 Примем, что . Исходя из формулы: , (7. 1) определяем отношение сопротивления резисторов и : , (7. 2) Сумма сопротивлений и должна удовлетворять соотношению: , (7. 3) Используя (7. 2) и (7. 3) получаем формулы: , (7. 4) , (7. 5) Ом Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение сопротивлений и соответственно 5. 6 кОм и 620 Ом . Используем резисторы марки С2-23-0. 125-5. 6кОм1% и С2-23-0. 125-620Ом1% соответственно. Зададимся сопротивлением исходя из условия: кОм , (7. 6) Ом Используем резистор марки С2-23-0. 125-56кОм5% Определим ёмкость хронирующего конденсатора: , (7. 7) Ф
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение ёмкости равное 3. 9 мкФ. Выбираем конденсатор марки К53-1-3. 9мкФ10%.
Определим длительности и генерированных импульсов по формуле: , (7. 8) мкс Время восстановления схемы определим по формуле: , (7. 9) мс
Амплитуду входных запускающих импульсов вычислим по формуле: , (7. 10) В
Длительность входных запускающих импульсов определяется по формуле: , (7. 11) мкс Сопротивление резистора вычисляется по формуле: , (7. 12) Ом
Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 4. 3кОм. Выбираем резистор С2-23-0. 125-4. 3кОм1%. Значение конденсатора вычислим по формуле: , (7. 13) нФ
Из ряда номинальных ёмкостей выбираем значение ёмкости равное 20нФ. Выбираем конденсатор К10-17-0. 02мкФ5%. 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 Поз. обоз. Наименование Кол Примечание R резистор С2-24-0. 25-200Ом1% 1 VD стабилитрон Д814В 1 Поз. обоз. Наименование Кол Примечание Резисторы R1 С2-22-0. 125-680Ом0. 5% 1 R2 C2-23-0. 125-8. 2КОм5% 1 VD стабилитрон 2С213Б 1 Поз. обоз. Наименование Кол Примечание Конденсаторы C1 К50-3-60В-510мкФ 1 C2 К50-3-60В-22мкФ 1 C3 то же 1 Дроссели L1 1 L2 1 Поз. обоз. Наименование Кол Примечание Резисторы R1 С2-23-0. 125-6. 2кОм5% 1 R2 С2-23-0. 125-18КОм5% 1 R3 СП3-10М-0. 25-2. 4МОм10% 1 Подбирается при настройке R4 С2-23-0. 125-5. 1кОм5% 1 Конденсаторы C1 К53-4А-0. 22мкФ10% 1 C2 К53-4А-0. 1мкФ10% 1 Транзисторы VT1 МП111А 1 VT2 МП111А 1 Поз. обоз. Наименование Кол Примечание Резисторы R1 С2-24-0. 25-2. 4кОм1% 1 R2 С2-22-0. 125-430Ом1% 1 R3 С2-27-1. 0-60Ом0. 5% 1 R4 С2-27-0. 5-75Ом0. 5% 1 R5 С2-24-0. 5-51Ом5% 1 Конденсаторы C1 К50-6-100В-2200мкФ10% 1 C2 К73-11-15мкФ5% 1 C3 К50-6-50В-1. 2мкФ10% 1 C4 К53-4А-0. 33мкФ10% 1 VT1 транзистор МП25А 1 Поз. обоз. Наименование Кол Примечание Резисторы R1 С2-23-0. 125-4. 3кОм1% 1 R2 С2-23-0. 125-56кОм1% 1 R3 СП3-10М-0. 25-10кОм10% 1 Подбирается при настройке R4 С2-23-0. 125-5. 6кОм1% 1 R5 С2-23-0. 125-620кОм1% 1 Конденсаторы C1 К10-17-0. 02мкФ5% 1 C2 К53-1-3. 9мкФ10% 1 Диоды VD1 КД522Б 1 VD2 КД522Б 1 DA микросхема 140УД6 1