Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Двадцать первый век - век электроники, а ещё более точнее то цифровой электроники. В связи с этим нам потенциальным покупателям предлагается на выбор огромный спектр различной радиоэлектронной аппаратуры. От такого изобилия нередко возникает вопрос что выбрать, то есть встаёт вопрос о цене и качестве. Поэтому для специалиста выбрать что-либо не составит особых трудностей, не говоря о том, что как отремонтировать какое-либо устройство. Целью данной расчетно-графической работы является ознакомление с азами электроники. Они будут необходимы нам в дальнейшем как в учёбе так и в будут являться основным фундаментом для дальнейшего саморазвития в будущем.

1. Определение недостающих данных для расчета

Рисунок 1. - Структурная схема устройства.

Исходные данные:

Таблица 1. Исходные данные

Eпит, В	?E, %	Uвх, В	?Uвх, %	Rнук, кОм
9	0.4	220	20	3

Проводим расчет недостающих параметров в следующем порядке:

1) Напряжение на выходе стабилизатора равно напряжению питания усилительного каскада .

= 9 В.

Напряжение на выходе выпрямителя определяется соотношением:

_.= 2*9= 18 В.

Ток, потребляемый усилительным каскадом,

= 1,2·9/3*10і= 3.6 мА.

Ток нагрузки стабилитрона,

= 3.6 мА.

Ток выпрямителя , где = 10 мА - номинальный ток стабилитрона.

= 3.6 мА + 10мА = 13.6 мА.

Диод: Д223А

Таблица 2. Справочные характеристики диода Д223А

Imax.пр, мА	Iобр, мкА	Uпр,В	Uобр, В
50	1	1	100

2) Параметрический стабилизатор.

а) Для этого необходимо выбрать тип стабилизатора, исходя из требуемой величины коэффициента стабилизации

=20/0,4=50

Он равен 50, а значит выбираем параметрический тип стабилизатора.

б) Следует выбрать тип стабилитрона, для которого напряжение стабилизации равно в случае компенсационного типа. В нашем случае: = =9 В

Стабилитрон: Д814Б

Таблица 3. Справочные характеристики стабилитрона Д814Б

Uct,B	Iст,мА	rдиф,Ом	Pmax,мВт мВт
8-9-9,5	3-36	10	340

3) Усилительный каскад на биполярном транзисторе. Транзистор необходимо выбрать из следующих условий:

выпрямитель стабилизатор усилительный каскад

,

U_КЭmax ? 9 В, I_КЭmax ? 3 мА.

Транзистор: КТ203Б

Таблица 4. Справочные характеристики транзистора КТ203Б

Транзистор	Тип	Uк-э max, В	Iк max, мА	Iб max, мА	Uб-э max, В В	Pк,мВ
КТ203Б	p-n-p	10	10	4	4	150	30-200

По этим данным рассчитываем следующие схемы.

2. Расчет выпрямителя с емкостным фильтром

Исходные данные для расчета:

Диод Д223А

U_выпр = 18 В

I_выпр =13.6 мА

Коэффициент пульсаций q₂=0,01



Рисунок 1- Мостовая схема выпрямителя.

Рисунок 2 - ВАХ диода

R_io= U₀/I_выпр = 0,85B/13.6*10^-3А = 62,5 Ом ;

r_тр= (0,05..0,06)* R_io=0,05*62,5 Ом = 3,125 Ом;

r = R_i0 +r_тр = 3,125 Ом + 62,5 Ом = 65,625 Ом;

R_н= U_вып/I_вып = 18/13.6*10^-3 мА= 1323.529 Ом;

,где m=2, A= (3.14*65.625)/(2*1323.529) = 0.0770.08;

Из расчета параметра А по графикам на рисунке 2 определим параметры F,H,B,D :

F = 8.2 ; H = 150 ; B = 0,7 ; D = 2,5

Рассчитаем величину максимального анодного тока диода :

; I₂ = (13.6мА/2)*8.2 = 55.76 мА;

Действующее напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U₂ = В*U_выпр = 0,7*18= 12.6 В;

Максимальное обратное напряжение на диоде:

U_{обр.мах}= *U₂ =17.819 В; - для выпрямителя по мостовой схеме

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

I₂ = *= *(13.6/2)*2.5 = 24.04 мА;

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора

, где - коэффициент трансформации ;

=12.6/220 = 0.057;

= 0,057* 24,04мА =1,376 мА;

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора

(24,04*) *12,6 В = 0302 Вт;

Расчетная мощность первичной обмотки трансформатора

1,376 мА* 220В = 0,302 Вт;

Расчетная мощность трансформатора

; S_т=0,302 Вт;

Ёмкость конденсатора фильтра в мкФ для стандартной частоты

С=(1/rg₂)H

3. Основные параметры стабилизаторов напряжения

Рассчитать сопротивление R_б из выражения

;

где I_бI_{ст.макс.}/

I_б

и выбирать ток I_ст. в пределах I_ст.мин.<I_ст.<I_{ст.макс.}-I_б.

Выбираем - номинальный ток стабилитрона

Выходное сопротивление стабилизатора

;

где r_э, r_б^' - сопротивления эмиттера и базы транзистора.

Коэффициент стабилизации определяется из соотношения:

;

где ;

Коэффициент полезного действия, равный отношению мощности, выделяемой в нагрузке, к входной мощности, то есть

где ;



Рисунок.4 - Схема компенсационного стабилизатора последовательного типа на транзисторе

4. Графоаналитический расчет рабочего режима биполярного транзистора

4.1. расчет рабочего режима биполярного транзистора

Исходные данные: транзистор включен в усилительный каскад по схеме ОЭ (рис.6). Каскад питается от одного источника с напряжением U_ст.=7,5В, сопротивление резистора нагрузки R_н=2000 0м.

Рисунок 6 - Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером

Требуется:

а) построить линию предельной мощности P_kmax;

б) построить линию нагрузки, определить рабочий участок и выбрать рабочую точку;

в) по выходным характеристикам найти постоянную составляющую тока коллектора I_к0, постоянную составляющую напряжения коллектор-эмиттер U_кэ0 , амплитуду переменной составляющей тока коллектора I_mk, амплитуду выходного напряжения U_mR=U_mкэ, коэффициент усиления по току K_I, выходную мощность P_вых , мощность, рассеиваемую на нагрузке постоянной составляющей тока коллектора Р_к0, полную потребляемую мощность в коллекторной цепи P₀, КПД коллекторной цепи . Проверить, не превышает ли мощность Р_к0, выделяемая на коллекторе в режиме покоя, максимально допустимую мощность Р_kmax;

г) с помощью входных характеристик определить напряжение смещения U_бэ0, амплитуду входного сигнала U_mбэ, входную мощность P_вх, коэффициент усиления по напряжению К_u и по мощности К_р, входное сопротивление каскада R_вх, сопротивление резистора смещения R_б.

Порядок решения задачи следующий:

1) на семействе выходных характеристик строим линию максимально допустимой мощности, используя уравнение:

.

Подставляя в него значения |U_кэ| равные 2,5; 3; 3,5; 4,5; 6,5 В получаем значения I_к, равные 30, 25, 21, 16, 11 мА соответственно. Построенная по этим точкам линия P_кmax показана на рисунке7. ;

2) используя уравнение линии нагрузки I_к=(Е_пит-U_кэ)/R_НУК, на семейство выходных характеристик наносим линию нагрузки: при I_к=0 U_ст.=7,5 В - первая точка линии нагрузки; при U_кэ = 0 I_к = U_ст./R_НУК = 7,5/2000=3,7мА - вторая точка линии нагрузки;

3) Рабочий участок:

Выбираем участок (АБ) так, чтобы он был ограничен режимами насыщения и отсечки;

4) выбрать рабочую точку посередине рабочего участка

(см. рис.7 - точка Т);

5) постоянная составляющая тока базы I_б0=50 мкА. Ей будут соответствовать постоянная составляющая тока коллектора I_ко=1,8 мА и постоянная составляющая напряжения U_кэ0=3,7 В;

6) зададим амплитуду переменной составляющей тока базы I_mб=50 мкА;

7) амплитуду переменной составляющей тока коллектора определим как среднее значение: мА;

8) амплитуда переменного напряжения на нагрузке

В;

9) коэффициент усиления по току К_I =

10) выходная мощность P_вых = 0,5I_mкU_mR=0,51,8-10^-33,6=3,24 мВт;

11) полная потребляемая мощность в коллекторной цепи

Р₀=E_пит.I_к0=7,51,810^-3=14мВт;

12) КПД коллекторной цепи =Р_вых/Р_о = ;

13) мощность, рассеиваемая на коллекторе постоянной составляющей коллекторного тока, Р_к0=I_k0U_кэ0=1,810^-33,7=6,66мВт Р_к0<Р_кmax=150 мВт, то есть режим работы допустим;

14) далее расчет ведем по семейству входных характеристик (рис.7). Поскольку у транзисторов входные характеристики расположены близко друг от друга, то в качестве рабочей входной характеристики можно принять одну из статических входных характеристик, соответствующую активному режиму, например, характеристику, снятую при Uкэ = 6В. Из графика находим, что U_бэ0=0,65 В. Амплитуда входного напряжения

;

15) модуль коэффициента усиления по напряжению

|K_u|=U_mкэ/ U_mбэ=3,6/(4510^-3)= 80;

16) коэффициент усиления по мощности

К_р = |K_IK_u|=2480=1920;

17) входная мощность

Р_вх = 0,5I_mбU_mб= ;

18) входное сопротивление

R_вх=U_mбэ/I_mб=;

19) сопротивление резистора

;

20) емкость конденсатора С_р определяется из условия 1/(_нС_р)=R_вх/10, где _н - низшая рабочая частота.

Тогда .

Выбираем стандартный номинал ёмкости: С_р=50мкФ

5. Расчет h-параметров биполярного транзистора и основных параметров усилительного каскада

Исходные данные: для рабочей точки усилителя, рассмотренного в п.4, найти параметры h_21э, h_22э (R_вых =1/h_22э), h_11э и y_21э и аналитически рассчитать величины К_I, К_u, К_р, R_вх. Для этого:

1) рассчитаем параметры в рабочей точке при U_кэ =3,7 В и I_ко = 1,8 мА:

.

По точкам В и Г (рис.7 ) определим

;

2) по точкам D и Е определим

.

R_вых = 1/h_22э = 1/(45* 10^-6) = 18,5 кОм;

3) параметр

.

По точкам М и N (рис.7) определим



4) крутизна характеристики транзистора

S=y_21э= h_21э/h_11э = 26/1400 = 19 мА/B;

5) с помощью найденных параметров определим параметры усилительного каскада по приближенным формулам.

Коэффициент усиления по току К_I = h_21э = 26; точнее, К₁=h_21эR_вых/(R_н+R_вых)= 2618,510³/(210³ + 18,510³)= 23,4 что сходится с результатом графоаналитического расчета.

Входное сопротивление R_вхh_11э=1400 0м.

Коэффициент усиления по напряжению

К_u -h_21эR_н/R_вх -262000/1400 = - 37;

Коэффициент усиления по мощности

Кр =|К_I К_u|= 23,4(-37) = 866.

Рисунок 8 - Схема электрическая принципиальная

Заключение

В ходе данной расчетно-графической работы выполнили расчет следующих блоков:

выпрямителя;

стабилизатора;

усилительного каскада.

В соответствии с расчётом получили

для выпрямителя:

U_выпр=12 В

I_выпр = 14 мА.

для стабилизатора:

I_{ст ном} = 10мА.

R_вых= 7,55 Ом

К_ст = 66,8

для усилительного каскада:

К_I = 26

= 23%

К_u = 80

К_p = 1920

Р_вх =1,125мкВт

R_вх =900 Ом

R_вых =18,5 кОм

По этим данным будет легче определить необходимое использование данной разработки в каком- либо области применения.

Размещено на Allbest.ru