Схема електрична принципова і графіки роботи в MultiSim Зміст 1. Теорія 2. Початкові дані 3. Схема електрична принципова і графіки роботи в MultiSim 4. Розрахунки 5. Висновок 6. Список літератури 1. Теорія Конденсатор Конденсатор, в народі іменований кондером, є засобом накопичення електроенергії в електричних ланцюгах. Типовою сферою застосування є: згладжують фільтри в джерелах електроживлення; ланцюга міжкаскадових зв'язків; фільтрація перешкод. Електрична характеристика конденсатора визначається його конструкцією і засобами використовуваних матеріалів. Конденсатор складається з пластин (або обкладок) знаходяться один перед одним, зроблених з струмопровідного матеріалу, і ізолюючого матеріалу (в основному папір і слюда). Основною характеристикою є ємність. Вимірюють ємність у мікрофарад (мкФ) (1 * 10-6 Фарада), нанофарадах (нФ) (1 * 10-9 Фарада) і пікофарад (пФ) (1 * 10-12 Фарада). Якщо ви розберете конденсатор, то побачите там обкладки. Ємність конденсатора пропорційно збільшується з площею обкладок і зменшується з відстанню між ними. Ще одним важливим параметром конденсатора є робоча напруга. Напруга це не зі стелі береться, а характеризується максимальною напругою при перевищенні якого настає пробій діелектрика і смерть кондера. При паралельному з'єднанні двох конденсаторів С1 і С2: Ємність знаходиться так: С = С1 + С2 Напруга: напряженіенужное = напруга * С1/С2 При послідовному з'єднанні двох конденсаторів С1 і С2: Ємність знаходиться так: С = С1 * С2 / С1 + С2 Напруга: на найменшу ємність подається більша напруга. Транзистор Розрізняють два види транзисторів: біполярні і польові. Біполярні транзистори управляються струмом, а не напругою. Бувають потужні і малопотужні, високочастотні і низькочастотні, pnp і npn структури ... Транзистори випускаються в різних корпусах і бувають різних розмірів, починаючи від чіп SMD (насправді є набагато менше ніж чіп) які призначені для поверхневого монтажу, закінчуючи дуже потужними транзисторами. За розсіюваною потужності розрізняють малопотужні до 100 мВт, середньої потужності від 0,1 до 1 Вт і потужні транзистори більше 1 Вт Коли говорять про транзисторах, то зазвичай мають на увазі в біполярні транзистори. Біполярні транзистори виготовляються з кремнію або германію. Біполярними вони названі тому, що їх робота заснована на використанні в якості носіїв заряду як електронів, так і дірок. Транзистори на схемах позначаються наступним чином:  Одну з крайніх областей транзисторної структури називають емітером. Проміжну область називають базою, а іншу крайню - колектором. Ці три електроди утворюють два pn переходу: між базою і колектором - колекторний, а між базою і емітером - емітерний. Як і звичайний вимикач, транзистор може знаходитися в двох станах - під "включеному" і "вимкненому". Але це не означає, що вони мають рухомі або механічні частини, перемикаються вони з вимкненого стану у включене і назад за допомогою електричних сигналів.  Транзистори призначені для посилення, перетворення і генерування електричних коливань. Роботу транзистора можна представити на прикладі водопровідної системи. Уявіть змішувач у ванній, один електрод транзистора - це труба до краника (змішувача), інший (другий) - труба після краника, там де у нас витікає вода, а третій керуючий електрод - це якраз краник, яким ми будемо включати воду. Транзистор можна представити як два послідовно з'єднаних діода, в разі NPN аноди з'єднуються разом, а в разі PNP - з'єднуються катоди.  Розрізняють транзистори типів PNP і NPN, PNP транзистори відкриваються напругою негативної полярності, NPN - позитивної. У NPN транзисторах основні носії заряду - електрони, а в PNP - дірки, які менш мобільні, відповідно NPN транзистори швидше перемикаються.  Uке = напруга колектор-емітер Uбе = напруга база-емітер Ic = струм колектора Iб = струм бази В залежності від того, в яких станах перебувають переходи транзистора, розрізняють режими його роботи. Оскільки в транзисторі є два переходу (емітерний і колекторний), і кожен з них може знаходитися в двох станах: 1) відкритому 2) закритому. Розрізняють чотири режими роботи транзистора. Основним режимом є активний режим, при якому колекторний перехід знаходиться в закритому стані, а емітерний - у відкритому. Транзистори, що працюють в активному режимі, використовуються в підсилювальних схемах. Крім активного, виділяють інверсний режим, при якому емітерний перехід закритий, а колекторний - відкритий, режим насичення, при якому обидва переходу відкриті, і режим відсічення, при якому обидва переходу закриті. При роботі транзистора з сигналами високої частоти час протікання основних процесів (час переміщення носіїв від емітера до колектора) стає порівнянним з періодом зміни вхідного сигналу. В результаті здатність транзистора посилювати електричні сигнали з ростом частоти погіршується. Резистор Самим використовуваним елементом в радіотехнічних пристроях є - резистор (стара назва - опір). Основна характеристика резистора - опір, вимірюється в омах. Випускається два види резисторів: стабільні і загального призначення. Виробництво стабільних резисторів дорого і тому вони використовуються в дорогій високоточної апаратурі. Ми ж будемо використовувати резистори загального призначення. Їх опір може зміняться в межах 10% (залежить від ТКС). У звичайних резисторів ТКС (Температурний Коефіцієнт Опору) позитивний тобто із збільшенням температури збільшується опір. Тільки у одного простого елементу він від'ємний: у вуглецю. Однією з основних характеристик є розсіювальна потужність. Розсіювальна потужність - це потужність, яку резистор може розсіяти без пошкодження. Вимірюється у ватах. Знаходиться за формулою потужність = * опір, або P = R У кожної речовини є свій опір, у деяких воно дуже велике (дерево, пластмаса), у інших маленьке (метали, рідини). Опір залежить від матеріалу (у золота воно буде менше ніж в алюмінію), від довгі провідника (залежність пряма: чим довше тим більше опір) і від площі зрізу провідника (чим площа більше тим опір менший). Якщо при складанні схеми ви не виявили резистор з потрібним опором те можна поставити два і більше резистора послідовно (їх сумарний опір і буде потрібним опором). Можна поставити паралельно і знайти їх опір по формулі 1/Rзаг = 1/R1*1/R2*1/R3. Існують так само і змінні резистори, що володіють здатністю змінювати свій опір. Їх застосовують для зміни струму, напруги та ін (наприклад: зміна гучності і тембру). Найчастіше на принциповій схемі відображаються так:  Про їх типи нижче. Змінні резистори бувають: 1) Одинарні і здвоєні 2) Одне і багатооборотні 3) З вимикачем і без нього За характером зміни опору: 1) Лінійні тобто Пропорційно куту повороту осі (група А) 2) Зворотно логарифмічною тобто спочатку потроху, а потім різко збільшується (група Б) 3) Логарифмічні (група В) 4) І інші (групи Е, І) Г-подібні фільтри  Г-подібний фільтр високих, або низьких частот - дільник напруги, що складається з двох елементів з нелінійною АЧХ. Для Г-образного фільтру діє схема і всі формули, дільника напруги. Г-образні частотні фільтри на конденсаторі і резисторі Фільтр високих частот виходить шляхом заміни резистора R1 дільника напруги на конденсатор С, що володіє своїм реактивним опором ХC. Перетворення дільника напруги в найпростіший RC-фільтр високих частот Принцип дії такого фільтру: конденсатор, володіючи малим реактивним опором на високих частотах, пропускає струм безперешкодно, а на низьких частотах його реактивний опір максимальний, тому струм через нього не проходить. Значення резисторів можна описати формулами: (1.1) або де R1  Приймаючи вхідна напруга за 1 (одиницю), а вихідна напруга за значення відповідне зрізу. Підставивши значення напруг, ми знайдемо ХC . R2це вхідний опір наступного каскаду (1.2)  (1.3) Початкові дані Uживлення 12 (Вольт) Rвх(підсилювача) 20 (Ом) Rвх (першого каскаду) 100 (кОм) Rвих (першого каскаду) 5 (кОм) Rвх (другого каскаду) 90 (кОм) Rвих (другого каскаду) 5(кОм) Rвих (підсилювача) 150 (кОм) H21e(VT1) 150 H21e (VT2) 130 Схема електрична принципова і графіки роботи в MultiSim 
Розрахунки По постійному струму: [1] Iб=приймаємо за 3мкА. UR5 =0,1%Uж=0,012 В. = 0.7 В - задання робочої точки транзистора VT1[1]. R1=11.3/0.0000003=3766 кОм. - резистор навантаження транзистора VT1[1]. R2=6/(3*150)=13,4 кОм. - задання робочої точки транзистора VT2[1]. R3=(12-0.7-0.012)/3*10-6=3762 кОм. - резистор навантаження транзистора VT2[1]. R4=(6-0.012)/3*10^4=19960 Ом. R5=UR5/(Iб2+Iке2) R5=0.012/3.03*10^4=39,6 Ом. По змінному струму: [2] , , f=20Гц. За формулою (1.3)знаходимо С1:  де Uвх прийнято за 1 (В) Uвих за 0.98 (В).   Висновок При проведенні роботи були визначені і відточені методи розрахунку електричних схем, побудови і налагодженню їх в симуляторі Multisim. З розрахунків з’ясовано номінали резисторів і конденсаторів: R1 | | кОм | R2 | 13,4 | кОм | R3 | | кОм | R4 | 19,96 | кОм | R5 | 39,6 | Ом | C1 | 3,9 | мкФ | C2 | 4,3 | мкФ | C3 | 2,6 | мкФ | Про дійсність отриманих результатів можна судити з графіків роботи в симуляторі. Перевірка роботи по постійному струму показала правильність обраних номіналів елементів. Напруги на виходах кожного каскаду приблизно дорівнюють 1/2Uж. Перевірка роботи з змінним струмом частотою 20Гц. Синя лінія – вхідний сигнал, червона – вихідний. Наявний зріз верху амплітуди через параметри транзистора, що не повністю відповідали заданим умовам.
Список літератури: 1. Конспект лекцій 2. http://www.meanders.ru/filters.shtml |