Расчёт усилителя низкой частоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задача 1.1 Расчёт усилителя низкой частоты (УНЧ) на транзисторе

Задача 1.2 Расчет ключевой транзисторной схемы для управления RС-цепью

Задача 2.1 Расчет активного фильтра на операционном усилителе

Задача 2.2 Расчет мультивибратора на операционном усилителе

Задача 3.1 Дешифратор на элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ

Задача 3.2 Последовательный и параллельный четырехразрядные счетчики на JK-триггерах транзисторная схема счетчик усилитель

Список использованных источников

Задача 1.1 Расчёт усилителя низкой частоты (УНЧ) на транзисторе

Рис. 1.1.1. УНЧ.

Назначение элементов схемы.

-- разделительный конденсатор, предназначен для устранения

постоянной составляющей входного сигнала;

- (делитель напряжения) предназначен для задания режима работы усилителя. Режим работы усилителя определяется состоянием транзистора. Состояние транзистора определяется напряжением

- (нагрузка усилителя по постоянному току) предназначен для ограничения тока протекающего по коллектору транзистора.

- (резистор отрицательной обратной связи по постоянному току) предназначен для термостабилизации (устранение влияния температуры окружающей среды) на режим работы усилителя.

Пусть УНЧ рассчитан на температуру и работает с

, , , , .

При увеличении окружающей температуры тепловой ток транзистора

отсюда -ся

транзистор прикрывается, отсекая приращения

тока , вызванное изменением окружающей

температуры.

- устраняет отрицательную обратную связь по переменному току.

устраняет постоянную составляющую выходного сигнала.



УНЧ рассчитывается для режима класса А, в котором рабочая точка покоя выбирается на середине линейной части передаточной характеристики.

(задано)

(задано)

Принцип работы поясню с помощью осциллограмм сигналов

Амплитуда входного сигнала ограничивается таким образом, чтобы транзистор не входил в режимы насыщения и отсечки



Рис. 1.1.2. Эпюры.

Исходные данные

Транзистор:

2Т301Г

2 - кремниевый (работающий при повышенных температурах)

Т - биполярный

2 - низкочастотный, малой мощности

01 - номер разработки

Г - параметрическая группа

Дано: ;

1. Определим номинал резистора:

по заданию указано, что

2. Определяем напряжение на резисторе

Током базы в виду его малости можно пренебречь и получим

3. Определяем напряжение база-корпус

4. Определяем номиналы резисторов и

- ток через делитель и

Выбираем номинал резистора из стандартного ряда (ближайшее большее)

Выбираем

5. Определяем коэффициент усиления по напряжению без конденсатора . - дифференциальный коэффициент усиления по напряжению без

конденсатора

- дифференциальный коэффициент усиления по напряжению с

конденсатором

где

При - входное сопротивление транзистора.

При ? определяется следующим образом

где - тепловой коэффициент и определяется из соотношения

где - постоянная Больцмана

- заряд электрона

- температура в градусах Кельвина

Знак минус говорит о том, что фаза входного сигнала меняется на 180°.

6. Определим номинал конденсатора , исходя из условия

Выбираем

7. Проверяем правильность расчета. Расчет выполнен правильно, если:

(верно)

Ответ:



Рис. 1.1.3. EWB.

Задача 1.2 Ключевая транзисторная схема для управления RC - цепью.

Рис. 1.2.1.

Исходные данные для расчета:

На схеме изображен генератор линейно - возрастающего напряжения.

При отсутствии входного сигнала идет заряд конденсатора по цепочке

с постоянной времени заряда

график

Входной сигнал открывает транзистор, и конденсатор разряжается по цепочке:

Управляет работой внешняя схема.

1. Напишем формулу по которой изменяется напряжение на конденсаторе при закрытом транзисторе:

где -- постоянная времени заряда конденсатора.

2.Определим напряжение на конденсаторе в момент времени

3. Напишем формулу, по которой изменяется напряжение на конденсаторе при открытом транзисторе.

где - напряжение на конденсаторе в момент открытия транзистора

- постоянная времени разряда

4. Определим время , при котором напряжение на конденсаторе станет равным

Логарифмируем:

Рис. 1.2.2.



Рис. 1.2.2. EWB.

Задача 2.1 Активный фильтр на операционном усилителе

Рис. 2.1.1. Фильтр.

Исходные данные:

1. Передаточная функция схемы фильтра определяется по формуле:

где

поэтому

Используя рабочую формулу операционного усилителя:

где

Подставляя и получаем:

Подставляем значения:

2. Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ для этого фильтра

- коэффициент демпфирования

- низкочастотная асимптота строится с наклоном 40д6/дек и проходит через точку

- определим частоту сопряжения

Амплитуда

Амплитуда в Дб:

т.к. то резонанса нет

Рис. 2.1 2. Фильтр нижних частот.

Рис. 2.1 3. EWB.



Задача 2.2 Мультивибратор на операционном усилителе

Рис. 2.2.1.

ДАНО:

1. Определим сопротивление , чтобы выполнялось условие

- Рассмотрим замкнутый контур:

По второму закону Кирхгофа запишем уравнение напряжений:

тогда

подставим вместо значение , и получим:

Из ряда выбираем

2. Определим, наминал конденсатора, чтобы обеспечить частоту мультивибратора

где определим

выразим постоянную времени

где

Определим по формуле

3. Определим реальную частоту выходного сигнала мультивибратора

Рис. 2.2.2. EWB.

Задача 3.1. Построить дешифратор

Вычислить логическую функцию и построить логическую схему дешифратора.

A	B	C	Y
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	0

Неминимизированная схема

Логическая функция:

Рис. 3.1.1. EWB.

Минимизированная схема.

Логическая функция:



Рис. 3.1.2. EWB.

Минимизированная схема на элементах Шеффера.

Логическая функция:

Рис. 3.1.3. EWB.

Минимизированная схема на элементах Пирса (ИЛИ-НЕ).

Логическая функция:

Рис. 3.1.4. EWB.

Задача 3.2 Выполнить расчет управляющих логических функций для параллельного счетчика на JK-триггерах со счетом до заданного числа 6.

Построить логическую схему счетчика.

Для построения десятичного счетчика с коэффициентом счета требуется четыре элемента памяти -- по заданию JK-триггеров, входная логика которых определяется минимальным количеством логических элементов.

Выполнение процедуры синтеза счетчика заключается в выполнении последовательности следующих действий:

-- построение таблицы кодирования десятичных цифр а заданном двоично-десятичном коде;

-- построение таблицы переходов всех разрядов счетчика;

-- построение карт Карно, описывающих логические переходы каждого разряда счетчика;

минимизация логических функций переходов разрядов счетчика;

-- синтез логической схемы счетчика с использованием заданного базиса (заданной элементной базы).

1. Построим таблицу кодирования десятичных цифр в произвольном двоично-десятичном коде 8--4--2--1 (см. табл. 1).

Таблица 1.

Десятичная цифра	Цифры кода 8-4-2-1 (выходы триггеров)
	Q3	Q2	Q1	Q0
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
Неиспользуемые комбинации	0	1	1	1
	1	0	0	0
	1	0	0	1
	1	0	1	1
	1	1	0	0
	1	1	0	1
	1	1	1	0
	1	1	1	1

2. Проведем минимизацию логических функций выходов триггеров Q₀…Q₃ для этого построим таблицу переходов, которая определяет новые состояния разрядов счетчика с приходом очередного счетного импульса (см. табл. 2).

Таблица 2.

Время	Выходы	Номера состояния счетчика
		0	1	2	3	4	5	6
t	Q0	0	1	0	1	0	1	0
	Q1	0	0	1	1	0	0	1
	Q2	0	0	0	0	1	1	1
	Q3	0	0	0	0	0	0	0
t+1	Q0	1	0	1	0	1	0	1
	Q1	0	1	1	0	0	1	1
	Q2	0	0	0	1	1	1	1
	Q3	0	0	0	0	0	0	0

Построим карты Карно переходов счетчика в новое состояние в очередном такте. Эталонная карта Карно имеет вид, представленный на рис. 3.2.1. Не используемые комбинации отмечены штрихом «-».

Рис. 3.2.1.

Карты Карно строятся для каждого разряда, описывают логику переключения этого разряда в каждом такте работы счетчика с приходом счетного импульса и имеют в данном случае вид, представленный на рис. 3.2.1.



Рис. 3.2.2.

Для построения карт Карно, описывающих логику формирования управляющих сигналов на входах каждого разряда счетчика, воспользуемся характеристической таблицей JK-триггера, которая описывается табл.З.

JK-триггер, задан в качестве базового элемента для построения счетчиков.

Таблица З.

Входы	Выходы
J(t)	K(t)	Q(t)	Q(t+1)
0	*	0	0
1	*	0	1
*	1	1	0
*	0	1	1

Полученные ранее карты Карно логического перехода Q₀…Q₃ разрядов счетчика (см. рис. 3.2.2.) с учетом характеристической таблицы З и неиспользуемых комбинаций (см. таблицу 1.) применим для построения карт Карно для входов J и K каждого разряда счетчика отдельно (см. рис 3.2.3.).

Рис 3.2.3.

Рис 3.2.4.

Проведем минимизацию функций, описывающих логику формирования управляющих сигналов на входах каждого разряда счетчика. Для этого осуществим склеивание конъюнкций, представленных на картах Карно в виде наборов, на которых функция принимает значения 1. Объединяя единичные значения с неиспользуемыми и безразличными комбинациями, как это показано на рис.3.2.4. пунктирными линиями, получим следующие логические функции для J и К входов триггеров:

Используя логические функции, построим функциональную схему счетчика, представленную на рис. 3.2.5.

Рис. 3.2.5.

Построим логические схемы и проверим работу параллельного и последовательного 4.х разрядных счетчиков на JK-триггерах.

1. Параллельный четырехразрядный двоично-десятичный счетчик

на JK-триггерах.

Рис. 3.3.1. EWB.

2. Последовательный четырехразрядный счетчик на JK-триггерах.

Рис. 3.3.2. EWB.

ЛИТЕРАТУРА.

1. В.И.Лачин, Н.С.Савёлов. Электроника.

Ростов-на-Дону, «Феникс» 2005.

2. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники.

Электрические цепи.

Москва, Гардарики, 2006.

3. А.Т.Трубачев. Авиационная электроника.

Пособие к изучению дисциплины и выполнению курсовой работы.

Москва, МГТУ ГА, 2003.

Размещено на Allbest.ru