- •3.1. Задание на выполнение расчета импульсного устройства на биполярных
- •3.2. Исходные данные
- •Приложения
- •Резисторы общего назначения
- •Конденсаторы
- •1. Конденсаторы с оксидным диэлектриком общего назначения
- •2. Низковольтные низкочастотные конденсаторы с органическим диэлектриком
- •3. Низковольтные высокочастотные конденсаторы с неорганическим диэлектриком
- •Унифицированные низкочастотные дроссели
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 – расчетRC– генераторов.
Схемы на рис. 9.2а и 9.2б (стр 188) - LC–генераторы, рис 9.11RC–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: Uвых.m– амплитуда выходных импульсов;
tи– длительность импульса;
tф– длительность фронта;
tс– длительность среза;
Т – период следования импульсов;
Rн– сопротивление нагрузки;
tокро– 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:
fh21б– граничная частота транзистора в схеме с общей базой;
UКБмакс– максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;
h21э– минимальное значение коэффициента усиления по току.
По частотным свойствам к транзисторам мультивибратора предъявляются следующее требование
fh21б≥ 5(Q- 1)/tи,
где Q– скважность импульсов.
По коэффициенту усиления: h21э= (Q- 1)Кнас/ 0,23
Кнас – коэффициент насыщения транзистора в схеме мультивибратора.
Для мультивибраторов рекомендуется выбирать Кнас в пределах 2…3
Требование по UКБмакс :UКБмакс ≥ 2Uип;Uип = (1,1 - 1,2)Uвых.m.
2. Рассчитать сопротивления в цепи коллекторов транзисторов.
Принять Rк1=Rк2=Rк.
Rк= КUвых.m/Iк.нас
где К – коэффициент запаса (К = 3…4)
Iк.нас– ток насыщения коллектора транзистора при указанной в исходных
данных температуре окружающей среды;
Iк.нас≤Iки;
Iки – импульсный ток коллектора транзистора.
3. Рассчитать сопротивления в базовых цепях транзисторов. Примем Rб1=Rб2=Rб
Rб=h21эRк/ Кнас
4. Проверить условие температурной стабильности схемы
IКБОмакс=IКБО2(tокр-20)/10
Если выполняется условие IКБОмаксRб/Uип – значительно меньше единицы, то температурным влиянием обратного тока коллектора транзистора на величиныtии Т можно пренебречь. В противном случае необходимо скорректировать расчет.
5. Рассчитать емкости конденсаторов времязадающих цепей.
Сб2=tи/ 0,7Rб ; Сб1= (Т -tи) / 0,7Rб.
6. Проверить длительности фронта и среза
tф= 2τα;τα= 0,16/fh21б;tс= 2,3RкCб2.
Если полученные значения не превышают заданных, то рассчитанные значения емкостей оставить.
3.3.2. Расчет ждущего мультивибратора (рис.3.2.)
Исходные данные: Uвых.m;tи;tф;tс; Т ;Rн;tокро.
Рис. 3.2. Ждущий мультивибратор на биполярных транзисторах
Рекомендуемая последовательность расчета ждущего мультивибратора:
1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:
fh21б– граничная частота транзистора в схеме с общей базой;
UКБмакс– максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;
h21э– минимальное значение коэффициента усиления по току.
По частотным свойствам к транзисторам мультивибратора предъявляются следующее требование
fh21б≥ 5(Q- 1)/tи
где Q– скважность импульсов
по коэффициенту усиления: h21э= (Q- 1)Кнас/ 0,23
Кнас – коэффициент насыщения транзистора в схеме ждущего мультивибратора.
Для ждущего мультивибратора рекомендуется выбирать Кнас в пределах 1,2 – 1,4
Требование по UКБмакс :UКБмакс ≥ 2Uип;Uип = (1,1 - 1,2) (Uвых.m+U1)
Где U1– падение напряжения на резистореRэв режиме ожидания
Обычно выбирают U1= (0,2…0,3)Uип
2. Рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора VT2.
Rк2= КзапUвых.m/Iк2.нас,
Iк2.нас– ток насыщения коллектора транзистораVT2 при указанной в исходных данных температуре окружающей среды
Iк2.нас≤Iки
Iки – импульсный ток коллектора транзистора
Кзап– коэффициент запаса. Обычно, в целях экономичности работы схемы принимают Кзап= 6…8.
3. Рассчитать сопротивление резистора Rэ.
Rэ=U1Rк2h21э/ (h21э+ Кнас)(Uип–U1)
4. Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора VT1.
Rк1= (2…3)Rк2
5. Рассчитать сопротивления резисторов входного делителя.
R1=h21э(Rк1–Rк2) / Кнас,
R2=h21э•R1•Rэ / (h21э•Rк1 – Кнас•R1).
6. Рассчитать сопротивление резистора и емкость конденсатора времязадающей цепи.
R=h21эRк2/ Кнас;C=tи/ 0,7R.
7. Проверить длительности tфиtс.
tф=tс= 3τατα= 0,16/fh21б.
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:
tв= 4Rк1С ;tп= Т –tв.
Если tв значительно меньшеtп, то схема будет возвращаться в исходное состояние задолго до прихода следующего управляющего импульса.
9. Рассчитать емкость разделительного конденсатора
Ср= Т / 6 (R1+Rи)
Rи– сопротивление источника входного сигнала (принятьRи= 1 кОм)
3.3.3. Расчет триггера Шмита (рис. 3.3.):
Исходные данные: Uвых.m;tи;tф;tс; Т ;Rн;tокро.
Рис. 13. Триггер Шмитта на биполярных транзисторах
Последовательность расчета:
1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:
fh21б– граничная частота транзистора в схеме с общей базой;
UКБмакс– максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;
h21э– минимальное значение коэффициента усиления по току.
По частотным свойствам к транзисторам триггера Шмитта предъявляются следующие требования:
– по частоте: fh21б≥fвх/ 0,7 ;
– по коэффициенту усиления: h21э= (Q- 1)Кнас/ 0,23;
Кнас – коэффициент насыщения транзистора в схеме триггера Шмитта.
Для триггера Шмитта рекомендуется выбирать Кнас в пределах 1,2…1,4.
Требование по UКБмакс :UКБмакс ≥ 2Uип;Uип = (1,1…1,2)Uвых.m+U1,
где U1– падение напряжения на резистореRэпри открытом транзистореVT2.
Обычно выбирают U1= 1,5…3,0 В.
2. Рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора VT2
Rк2= КзапUвых.m/Iк2.нас,
где Iк2.нас– ток насыщения коллектора транзистораVT2 при указанной в исходных данных температуре окружающей среды.
Iк.нас≤Iки,
Кзап– коэффициент запаса. Обычно, в целях экономичности работы схемы принимают Кзап= 6…8.
3. Рассчитать сопротивление резистора Rэ.
Rэ=U1Rк2h21э/ (h21э+ Кнас)(Uип–U1).
4. Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора VT1.
Rк1= (2…3)Rк2.
5. Рассчитать сопротивления резисторов входного делителя
R2=UипRэ/ (Rэ+Rк1)IКБОмакс;IКБОмакс=IКБО2(tокр - 20)/10;
R1=h21эR2Rк2/ (h21эRэ+R2).
6. Рассчитать сопротивления резисторов выходного делителя транзистора VT1.
R4=h21эUипRэRк1/ (UипRк2+h21эRк1(Rэ+Rк2)IКБОмакс),
R3=h21эR4Rк1/ (R4+h21эRэ ).
7. Рассчитать емкость форсирующего конденсатора
С = tф(R3+Rк1) / 2,3R3Rк1.
Рассчитать емкость разделительного конденсатора.
Ср= Т / 6 (R1+Rи),
Rи– сопротивление источника входного сигнала (принятьRи= 1 кОм)
8. Проверить длительности tфиtс.
tф=tс= 2τα;τα= 1/ (2πfh21б).
Если получим значения, меньше заданных, то принимаем расчетные.
9. Рассчитать амплитуду выходных импульсов Uвых.m=UипRк2/ (Rэ+Rк2).
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.