ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Принцип работы мультивибратора

I. Расчёт электронного усилителя на биполярном транзисторе

Исходные данные

Таблица 1.1 - Исходные данные к расчету усилителя

Тип транзистора	U_СТ, (В)	К_УС	I_КО, (мА)	f_min, (Гц)
КТ361А			1,8

Таблица 1.2 - Параметры транзистора малой мощности высокой частоты

Тип транзистора	Структура	I_К _max_, (мА)	U_КЭ, (В)	h₂₁_Э
КТ361А	p-n-p			20..90

Рисунок 1.2 – Общий вид транзистора КТ361А

Задание

Рассчитать схему и осуществить выбор элементов усилителя переменного сигнала на биполярном транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером.

Описать назначение элементов.

Решение

Схема усилителя имеет вид, представленный на рисунке 1.1 (структура p-n-p).

o Определяем величину сопротивления резистора Rк

= = 2500 Ом

Принимаем = + = 2400 Ом + 100 Ом

Назначение: преобразование тока в напряжение

o Определяем емкость конденсатора С_Э

С_Э = = = 11,67 · 10^-6 Ф = 11,67 мкФ

Принимаем С_Э = 12 мкФ

Назначение: регулирование коэффициента усиления

o Определяем сопротивление резистора R_Э2

R_Э2 = = = 568,54 Ом

Принимаем R_Э2 = 560 Ом

Назначение: регулирование коэффициента усиления

o Определяем сопротивление резистора R_Э1

R_Э1 = (2…5) · (R_Э2 + ) = = 2501,57 Ом

Принимаем R_Э1 = 2400 Ом + 100 Ом

Назначение: регулирование коэффициента усиления, накладывает отрицательную обратную связь для стабилизации рабочей точки при изменении температуры

o Так как коллекторный и эмиттерный токи практически равны, то

I_ЭО ≈ I_КО = 1,8 · 10^-3 А

o Определяем напряжение на эмиттере в режиме покоя

U_ЭО = I_КО · R_Э1 = 1,8 · 10^-3 · 2501,57 = 4,50 В

o Определяем напряжение на базе транзистора в режиме покоя

U_БО = U_ЭО + U_БЭ =I_КО · R_Э1 + 0,6 = 4,50 + 0,6 = 5,10 В

Где

U_БЭ = 0,6 В.

o Определяем сопротивления резисторов R₁ и R₂

→ = = 0,76 → R₁ = 0,76 · R₂ →

→ →

R₂ = = 11586,2 Ом

Принимаем R₂ = 11000 Ом + 560 Ом

Назначение: задание режима работы усилителя, наложение обратных связей и стабилизация рабочей точки

R₁ = 0,76 · 11586,2 = 8805,5 Ом

Принимаем R₁ = 8200 Ом + 620 Ом

Назначение: задание режима работы усилителя, наложение обратных связей и стабилизация рабочей точки

o Определяем емкость конденсатора С_Р1

С_Р1 = =

С_Р1 = = 0,091 ·10^-6 Ф

С_Р1 = 0,091 мкФ

Принимаем С_Р1 = 9,1 · 10^-8 Ф

Назначение: не пропускает постоянную составляющую входного сигнала

o Определяем емкость конденсатора С_Р2

= = 0,26 · 10^-6 Ф = 0,26 мкФ

Принимаем С_Р2 = 0,26 мкФ

Назначение: не пропускает постоянную составляющую сигнала формируемого усилителем

Производим выбор элементов

[Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник. ⁄ Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок – Мн.: Беларусь, 1994]

Результаты сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 – Результаты выбора элементов электронного усилителя

Сопротивление, Ом

Емкость, мкФ

Элемент

С_Э

С_Р1

С_Р2

Расчётное значение

568,54

2501,57

11586,2

8805,5

11,67

0,091

0,26

Стандартное значение по ряду Е24

2,4·10³

1·10²

5,6·10²

2,4·10³

1·10²

11·10³

5,6·10²

8,2·10³

6,2·10²

1,2·10¹ (12)

9,1·10^-⁴ (0,091)

2,7·10^-1 (0,27)

Обозначение выбранного элемента

МЛТ-0,125-2,4 кОм ± 5%

МЛТ-0,125-100 Ом ± 5%

МЛТ-0,125-560 Ом ± 5%

МЛТ-0,125-2,4 кОм ±5%

МЛТ-0,125-100 Ом ± 5%

МЛТ-0,125-6,2 кОм ±5%

МЛТ-0,125-510 Ом ± 5%

МЛТ-0,125-8,2 кОм ±5%

МЛТ-0,125-620 Ом ± 5%

К-10-17-50В-12 мкФ ±5%

К-10-47-50В-91 нФ ±5%

К-10-47-50В-270 нФ ±5%

II Расчёт мультивибратора на операционных усилителях

Исходные данные

Таблица 1.1 - Исходные данные к расчёту мультивибратора

Параметры прямоугольных импульсов
, B	, мкс	, мкс	£, мкс
			1,4

Задание

Рассчитать мультивибратор на операционном усилителе. Описать принцип работы мультивибратора и временные диаграммы входных и выходных напряжений, выбрать элементы.

Решение

При выборе конкретного типа операционного усилителя для построения симметричного мультивибратора исходим из того, что он должен обеспечивать необходимую скорость нарастания выходного напряжения

В/мкс и амплитуду импульса U_m < U_П

Из справочника выбираем операционный усилитель КP140УД18, имеющий следующие параметры:

нА

В →

В/мкс

кОм

МОм

Скорость изменения выходного напряжения, которую обеспечивает такой усилитель, выше требуемой, поэтому длительность фронта генерируемых импульсов может быть меньше 1 мкс.

Из условий: 10 ·R_ВЫХ < ; R₂+R₃ >10·R_ВЫХ; _.

Выбираем R₁ = 50 кОм, R₂ = 2 · 10⁷ МОм, R₃ = 2 · 10⁶ МОм.

Ёмкость конденсатора С₁ рассчитывается из соотношения:

Производим выбор элементов

Результаты сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 – Результаты выбора элементов электронного усилителя

	Сопротивление, Ом	Емкость, мкФ
Элемент				С₁
Расчётное значение		20 · 10¹²	2 · 10¹²	47 · 10⁶
Стандартное значение по ряду Е24	5,1·10⁴	2,0·10¹³	2,0·10¹²	4,7·10⁷
Обозначение выбранного элемента	МЛТ-0,125-51 кОм ± 5%	МЛТ-0,125-20·10⁶ Ом ± 5%	МЛТ-0,125-2·10⁶ МОм ±5%	К-10-17-50В-47 пФ ±5%

Принцип работы мультивибратора

Мультивибратор (рисунок 4.1) имеет две цепи обратной связи. Цепь обратной связи неинвертирующего входа образована двумя резисторами (R2 и R3) и, следовательно,

Обратная связь по инвертирующему входу образована цепочкой ( и С₁), поэтому напряжение на инвертирующем входе зависит не только от напряжения на входе усилителя, но и является функцией времени, поскольку = (t).

Процессы, протекающие в мультивибраторе, рассмотрим, начиная с момента времени t₀ (рисунок 4.2). При этом конденсатор С_1, в результате процессов протекающих в предшествующие моменты времени, заряжен таким образом, что к инвертирующему входу приложено отрицательное напряжение. На неинвертирующем входе действует напряжение . Напряжение остаётся постоянным, а напряжение на с течением времени увеличивается, стремясь к уровню U_ВЫХ⁺, поскольку в схеме протекает процесс перезарядки конденсатора С₁. Однако, пока > , состояние усилителя определяет напряжение на неинвертирующем входе и на выходе сохраняется уровень .

В момент времени напряжения на входах операционного усилителя становятся равными: . Дальнейшее незначительное увеличение приводит к тому, что дифференциальное (разностное) напряжение на инвертирующем входе усилителя оказывается положительным, поэтому напряжение на выходе резко уменьшается и становится отрицательным . Так как напряжение на выходе операционного усилителя изменило полярность, то конденсатор С₁ в дальнейшем перезаряжается и напряжение на нём, а также напряжение на инвертирующем входе, стремится к .

В момент времени t₂ опять и затем дифференциальное (разностное) напряжение на входе усилителя становится отрицательным. Так как оно действует на инвертирующем входе, то напряжение на выходе усилителя скачком опять принимает значение . Напряжение на неинвертирующем входе также скачком изменяется . Конденсатор С₁, который к моменту времени t₂ зарядился до отрицательного напряжения, опять перезаряжается и напряжение на инвертирующем входе возрастает, стремясь к . Так как при этом > , то из временной диаграммы (рис. 4.2), в момент времени t₂ полный цикл работы схемы заканчивается и в дальнейшем, процессы в ней повторяются.

Таким образом, на выходе схемы генерируются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы, амплитуда которых при = = равна .

Длительность импульсов (интервал времени t₀ – t₁) определяется временем перезарядки конденсатора С₁ по экспоненциальному закону от до с постоянной времени , где – выходное сопротивление операционного усилителя.

Поскольку во время паузы (интервал времени t₁ – t₂) перезарядка конденсатора С₁ происходит в точно таких же условиях, что и при формировании импульсов . Следовательно, схема работает как симметричный мультивибратор.