Порядок решения задачи

1 Составьте принципиальную схему резисторного каскада по заданному условию. Элементы схемы выполните строго в соответствии со стандартом. Изображая транзистор и полярность источника питания, учитывайте структуру заданного транзистора. Не забудьте под рисунком указать его номер и название.

2 Выберите параметры рабочего режима транзистора:

· U_КО – выходное напряжение в точке покоя

· I_КО –выходной ток в точке покоя

· I_БО - входной ток в точке покоя

Ток покоя выбирается так, чтобы с запасом обеспечивалась заданная амплитуда входного сигнала следующего каскада I_{ВХ М СЛ,} :

I_КО ≈ (1,2…1,5) I_КМ , где

I_КМ – сумма амплитуд переменных составляющих тока коллектора, протекающего через резисторы R, R_{Д1 СЛ} , R_{Д2 СЛ} и амплитуды тока I_{ВХ М СЛ} следующего каскада, т.е. всех цепей, нагружающих транзистор (см. рисунок 1)

Рассчитайте I_КМ по следующей формуле:

,

где U_{ВХ М СЛ} – входное напряжение следующего каскада, рассчитывается по формуле:

U_{ВХ М СЛ} = I_{ВХ М СЛ} *R_{ВХ М СЛ} ;

R_СР – ориентировочное значение сопротивления резистора в коллекторной цепи транзистора, рассчитывается по формуле:

Определив R_СР и U_{ВХ М СЛ} , рассчитайте I_КМ , выберите I_К0

Подставляйте в формулы величины в основных единицах.

Проверьте, правильно ли Вы выбрали I_К0 . Для этого сравните его с IК МАХ из таблицы справочных данных транзистора. Если I_К0 < IК _МАХ , расчет I_К0 верен.

Если I_К0 получился меньше 1мА, его следует округлить до 1мА и в дальнейших расчетах использовать I_К0 =1мА, так как при меньших значениях I_К0 параметры транзистора , указанные в справочнике, не гарантируются.

Рассчитайте выходное напряжение в точке покоя U_К0 . U_К0 равно разности напряжения на резисторах R и R_Э, т.е.

U_К0 =E-I_К0*R-I_К0*R_Э

Обычно выбирают :

сопротивление резистора в коллекторной цепи

,

сопротивление резистора в эмиттерной цепи

Значения коэффициентов при Е следует брать такими, чтобы сумма коэффициентов составила 0,5…0,6.

Рассчитав значения R и R_Э , выберите ближайшие номиналы по таблице №5

При расчете U_К0 в формулу подставляйте выбранные значения.

Проверьте правильность расчета U_К0 и выбора R и R_Э

Если 3 В<U_К0<(0.3…0.4)U_{КЭ МАХ} ,U_{КЭ МАХ} берется из справочных данных транзистора, то выбор сделан верно. Если же это условие не соблюдается, следует пересчитать R, R_Э и U_К0 , изменив коэффициенты при Е

Входной ток в точке покоя I_Б0 определяется расчетным путем для наихудшего транзистора, т.е. имеющего наименьший коэффициент усиления по току h_21Э:

, h_21МИН берется из справочных данных транзистора

Рассчитайте коэффициенты усиления каскада по току К_I , напряжению К_U, мощности К_P для наихудшего транзистора. Прежде чем рассчитать коэффициент усиления каскада по току К_I надо определить :

· Сопротивление делителя смещения следующего каскада

· Входное сопротивление следующего каскада

· Сопротивление нагрузки выходной цепи транзистора току сигнала

, где

R – сопротивление в цепи коллектора

Теперь можно рассчитать коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления каскада по напряжению определяется по формуле:

, где

R_{ВХ Э} – входное сопротивление транзистора, определяется по формуле :

r¹ _Б – сопротивление области базы, берется из справочных данных транзистора

h_21Э – типовое значение коэффициента передачи тока, определяется по формуле:

Коэффициент усиления каскада по мощности определяется по формуле:

К_P = К_I * К_U

· Рассчитайте емкость разделительного конденсатора С.

Известно, что частотные искажения на низких частотах в резисторных каскадах создаются разделительным конденсатором С и конденсатором эмиттерной стабилизации С_Э . поэтому емкости конденсаторов С и С_Э рассчитываются, исходя из допустимых частотных искажений в области нижних частот:

В этой формуле не известно R_{ЭКВ Н} – внутреннее сопротивление эквивалентного генератора в области нижних частот. В расчетах можно считать R_{ЭКВ Н} приблизительно равным сопротивлению в коллекторной цепи транзистора R, т.е. R_{ЭКВ Н} ≈ R.

М_Н подставляется в формулу в относительных единицах. В условии задачи М_Н задается в децибелах. Переведите значение М_Н в относительные единицы по таблице №4.

Таблица №4 - Таблица перевода М из децибел в относительные единицы

Рассчитав С, выберите стандартное значение, округляя в большую сторону.

Таблица №5 - Шкала номинальных значений сопротивлений и емкостей

Примечания: номиналы сопротивлений и емкостей больше 10 получаются умножением этой шкалы на 10, 100, 1000 и т. д.

· Рассчитайте элементы схемы температурной стабилизации.

Расчет схемы эмиттерной стабилизации заключается в расчете сопротивлений резисторов делителя смещения R_Д1 , R_Д2 по выбранному значению R_Э .

Сначала рассчитайте общее сопротивление делителя:

, где

S – коэффициент нестабильности, по которому оценивается эффективность стабилизации.

Обычно для нормальной работы каскада величина S должна быть в пределах от 2 до 5. В нашем случае при небольшом изменении температуры (5…40⁰ С) достаточно выбрать S=3.

Рассчитав R_Д , рассчитайте R_Д1 и R_Д2:

Сопротивление гасящего резистора

,

Сопротивление резистора смещения

Выберите стандартные значения сопротивлений R_Д1 и R_Д2 . Округляйте их значения в большую сторону.

Задание№2

Вариант 1

Теоретическая часть

1. Назовите характеристики идеального операционного усилителя.

2. Укажите главное преимущество усилителей со стабилизацией прерыва­нием.

Практическая часть

1. Вычислите неизвестные значения , или для инвертирующего усилителя, если даны следующие значения: а) , , б) , , в) , ,

Вариант 2

Теоретическая часть

1. Дайте определение напряжения сдвига.

2. Кратко опишите механизм влияния канала прерывания усилителя со стабилизацией прерыванием на уменьшение дрейфа.

Практическая часть

1. Вычислите неизвестные значения , или для неинвертирующего усилителя, если даны следующие значения: а) , , б) , , в) , ,

Вариант 3

Теоретическая часть

1. Назовите основную причину возникновения и на входе ОУ на биполярных транзисторах.

2. Укажите причину, по которой стабилизирующий усилитель должен иметь. большой коэффициент усиления.

Практическая часть

1. Усилитель с дифференциальным входом имеет и , и на его входы поданы напряжения и . Вычислите .

Вариант 4

Теоретическая часть

1. Укажите основные различия между ОУ со входом на полевых транзисторах и со входом на биполярных транзисторах.

2. Указать две причины, приводящие к появлению частотной зависимости коэффициента усиления операционного усилителя.

Практическая часть

1. Усилитель с дифференциальным входом имеет и , и на его входы поданы напряжения и . Вычислите .

Вариант 5

Теоретическая часть

1. Объясните, почему повторитель напряжения на ОУ используется как буферный каскад.

2. Указать условия, выполнение которых приводит к самовозбуждению опе­рационного усилителя.

Практическая часть

1. Инвертирующий усилитель имеет , , и . Вычислите .

Вариант 6

Теоретическая часть

1. Начертите следующие схемы с операционными усилителями:

а) повторитель напряжения,

б) неинвертирующий усилитель,

в) инвертирую­щий усилитель,

г) усилитель с дифференциальным входом.

2. Перечислите четыре способа частотной коррекции, и коротко опишите каждый из них.

Практическая часть

1. Неинвертирующий усилитель с и имеет сле­дующие параметры: , , . Рассчитать , , , .

Вариант 7

Теоретическая часть

1. Указать, что произойдет с , , при увеличении пет­левого коэффициента усиления.

2. Указать причины, приводящие к появлению частотной зависимости коэффициента усиления операционного усилителя.

Практическая часть

1. Инвертирующий усилитель с и имеет сле­дующие параметры: , , . Рассчитать , , , .

Вариант 8

Теоретическая часть

1. Указать причины появления сдвига выходного напряжения под дейст­вием .

2. Объясните назначение суммирующего усилителя. Приведите его схему

Практическая часть

1. Инвертирующий усилитель имеет , , и . Вычислите .

Вариант 9

Теоретическая часть

1. Объясните принцип действия интегрирующей схемы.

2. Укажите основные различия между ОУ со входом на полевых транзисторах и со входом на биполярных транзисторах.

Практическая часть

1. Вычислите неизвестные значения , или для инвертирующего усилителя, если даны следующие значения: а) , , б) , , в) , ,

Вариант 10

Теоретическая часть

1. Объясните, почему повторитель напряжения на ОУ используется как буферный каскад.

2. Перечислить три причины, по которым время интегрирования в реальных схемах ограничено.

Практическая часть

1. Инвертирующий сумматор имеет , и . Вычислить .

Вариант 11

Теоретическая часть

1. Укажите преимущества организации коррекции во входном каскаде oперационного усилителя.

2. Указать условие, благодаря которому коэффициент усиления идеального усилителя с замкнутой обратной связью полностью определяется цепью об­ратной связи.

Практическая часть

1. Схема сложения с весами имеет , , , . Вычислить , если , и .

Вариант 12

Теоретическая часть

1. Кратко изложите принцип действия схемы для измерения тока смеще­ния.

2. Схемы логарифмических усилителей без температурной компенсации очень чувствительны к изменениям температуры. Укажите две главные причины этого явления.

Практическая часть

1. Рассчитать коэффициент усиления усилителя без обратной связи, необ­ходимый для того, чтобы неинвертирующий усилитель имел .

Вариант 13

Теоретическая часть

1. Объясните принцип действия интегрирующей схемы.

2. Назвать четыре преимущества активных фильтров перед пассивными. Назвать два основных недостатка активных фильтров.

Практическая часть

1. Неинвертируюший усилитель имеет , , и КОСС = 100000. Рассчитайте фактический коэффициент усиле­ния усилителя с обратной связью.

Вариант 14

Теоретическая часть

1. Дайте определение КОСС. Назовите два основных фактора, приводящих к появлению температур­ного дрейфа операционного усилителя.

2. Перечислить три причины, по которым время интегрирования в реальных схемах ограничено.

Практическая часть

1. Для схемы (см. рис.) при . Рассчитайте КОСС как отношение и выразите в дБ.

Вариант 15

Теоретическая часть

1. Укажите, почему усиление синфазного сигнала нежелательно. Синфазная погрешность инвертирующего усилителя незначительна. Объ­ясните, почему.

2. Начертить частотные характеристики фильтров нижних и верх­них частот и полосового фильтра. Обозначить на этих рисунках полосу про­пускания, полосу заграждения (подавления) и переходный участок.

Практическая часть

1. Инвертирующий усилитель имеет , , и . Вычислите .

Вариант 16

Теоретическая часть

1. В каких случаях используются ОУ с полевыми транзисторами на входе?

2. Указать условия, выполнение которых приводит к самовозбуждению опе­рационного усилителя.

Практическая часть

1. Нарисуйте схему устройства, которое могло бы воспроизводить степенную функцию .

Вариант 17

Теоретическая часть

1. Укажите, зачем надо вводить стабилизирующую коррекцию в диффе­ренциатор.

2. Указать две причины, приводящие к появлению частотной зависимости коэффициента усиления операционного усилителя.

Практическая часть

1. Укажите, какие изменения необходимо внести в схему функционального преобразователя для того, чтобы коэффициент усиления схемы уменьшался при увеличении входного сигнала .

Приложение

Поиск по сайту: