Методические указания по выполнению контрольной работы

В соответствии с учебным планом РГАЗУ по дисциплине «Электронные устройства и микропроцессорная техника» студенты направления подготовки бакалавров 35.03.06 Агроинженерия (профиль Электрооборудование и электротехнологии) выполняют контрольную работу.

Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо изучить учебники и дополнительную литературу по программе дисциплины, решить задачи и ответить на контрольные вопросы, содержащиеся в рекомендованной литературе, приведенной выше.

При решении задач, поставленных в контрольнойработе, необходимо давать краткие пояснения по ходу решения. Вначале дается решение в общем виде, а затем приводятся расчеты с подстановкой числовых значений величин в расчетные формулы. Все расчеты ведутся в международной системе единиц СИ. Вычисления следует производить с помощью ПЭВМ. При этом можно использовать специальные программные средства для проведения инженерных расчетов на ПЭВМ, например математический пакет MATHCAD. Электрические принципиальные схемы и графики выполняются на отдельных листах миллиметровой бумаги. Элементы схем изображают в виде условных графических обозначений, установленных ГОСТ и ЕСКД.

Контрольная работа выполняется на листах бумаги формата А4, размером 297x210 мм. Первым листом контрольной работы является титульныйлист, содержащий: название университета; название факультета и кафедры, на которой выполнялась контрольная работа; название дисциплины; фамилию и шифр студента; фамилию преподавателя - рецензента по контрольной, работе, текущийгод. На листах, за исключением титульного листа, в правом верхнем углу должны быть указаны номера и оставлены поля: левое - 25 мм, правое - 15 мм, верхнее и нижнее 25 мм.

В конце контрольной работы приводится список использованной литературы и примерное время, затраченное на выполнение работы. Работа подписывается студентом с указанием даты ее сдачи на рецензию.

Задание для выполнения контрольной работы

1. Для усилительного транзисторного каскада, электрическая принципиальная схема которого показана на рис.1, необходимо:

1.1. Выбрать транзистор, определить напряжение источника питания U_П, рассчитать сопротивления резисторов R_К, R_Б1, R_Б2 выбрать их номиналы.

1.2. Определить h - параметры h_11Э, h_12Э, h_21Э, h_22Э в рабочей точке транзисторного каскада, его входное и выходное сопротивления R_ВХи R_ВЫХ.

1.3. Найти амплитуды напряжения и тока базы U_Б_M, I_БМ коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности K_I, K_U, K_P и амплитуду напряжения источника сигнала U_GM.

1.4. Рассчитать емкости конденсаторов С_Р1, С_Р2, С_Э и выбрать их номиналы.

2. Для заданной схемы на операционном усилителе, необходимо:

2.1. Рассчитать сопротивления резисторов и емкости конденсаторов и выбрать их номиналы.

2.2. Выбрать тип операционного усилителя (ОУ).

2.3. Определить максимальные амплитуды источников сигнала.

Исходные данные для всех пунктов задания выбираются по трем последним цифрам шифра студента потабл. 1-4.

По последней цифре:

Таблица 1

Последняя цифра шифра		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К пункту 1	Сопротивление нагрузки R_Н, Ом	100	150	180	300	400	500	400	350	370	300
К пункту 1	Амплитуда напряжения в нагрузке U_НМ, В	0,5	1	1,5	2	2,5	2,25	1,75	1,25	0,75	1,0
К пункту 2	Схема на ОУ,рисунок	4а	4б	4в	4г	4д	4а	4б	4в	4г	4д
	Коэф. усиления по напряжен. для источника сигналаК_U₂	-	-	20	-	-	-	-	40	-	-
	Нижняя граничнаячастота F_Н, Гц	-	-	-	50	20	-	-	-	100	75
	Внутр. сопротивл. источника сигнала R_G₂, кОм	-	-	40	-	-	-	-	70	-	-

По предпоследней цифре: Таблица 2

Предпоследняя цифра		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К пункту 1	Внутреннее сопротивление источника сигнала R_G_,Ом	100	150	200	300	350	400	450	500	600	700
К пункту 2	Внутреннее сопротивление источника сигнала R_G_1,кОм	1	10	20	30	75	40	25	15	5	3

По оставшейся цифре:

Таблица 3

Оставшаяся цифра		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К пункту 1	Нижняя граничная частота F_Н, Гц	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250
К пункту 2	Коэф. усиления по напряжению для источн. сигн. К_U₁	10	20	30	40	50	55	45	35	25	15

Прочие данные:

Таблица 4

Допустимые частотные искажения на граничной частоте М_Н		1,41
К пункту 2 задания	Динамический диапазон выходного напряжения D, Дб	26
Максимальная температура окружающей среды Т_m, ^оС		40

Методические указания по выполнению заданий

К пункту 1.1

Вычертить принципиальную электрическую схему транзисторного усилительного каскада (рис.1).

R_Б1 R_к U_Г

С_Р2

С_Р1 VT1

R_G

R_Б2 С_Э1 R_Э R_Н

U_G

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная усилительного каскада с общим эмиттером

Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:

R_K = (1 + K_R) × R_H,

где K_R - коэффициент соотношения сопротивлений R_K и R_H,

K_R = 1,2 ¸ 1,5 при R_H £ 1 кОм;

K_R = 1,5 ¸ 5 при R_H > 1 кОм.

Номинал резистора R_K выбирается по Приложению 2.

Определить эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

Найти амплитуду коллекторного тока транзистора:

Определить ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:

где k₃ – коэффициент запаса. K₃ = 0,7 ¸ 0,95, k₃ = 0,7- максимальные нелинейные искажения, k₃ = 0,95 – максимальный КПД.

Рассчитать минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора: U_{КЭП_}_MIN = U_НМ + U₀,

где U₀ - напряжение коллектор-эмиттер, соответствующее началупрямолинейного участка выходных характеристик транзистора, В; U₀ = 1В - для транзисторов малой мощности (Р_К £150 мВт); U₀ = 2 В - для транзисторов большой и средней мощности (Р_К > 150 мВт).

Если U_{КЭП_}_MIN меньше типового значения U_КЭП = 5 В, то следует выбрать U_КЭП = 5 В, в противном случае U_КЭП = U_{КЭ_}_MIN.

Рассчитать напряжение источника питания:

значение расчетного напряжения U_П округлить до ближайшего целого числа.

Определить и выбрать номинал сопротивления резистора эмиттерной цепи транзистора:

Выбрать транзистор из приложения 1 по параметрам:

а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

U_{КЭ_ДОП} ³ U_П;

б) максимальный допустимый средний ток коллектора

I_{К_ДОП} > I_КП;

в) максимальная мощность рассеивания на коллекторе Р_{К_МАХ} при наибольшей температуре окружающей среды Т_М Р_{К_МАХ} > I_КП U_КП,

Р_{К_МАХ} находится по формуле:

где Р_{К_ДОП} - максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды Т₀, Вт; Т_{П_МАХ} - максимальная температура перехода, ^оС; Т₀ – температура окружающей среды, при которой нормируется Р_{К_ДОП}, 25 ^оС; Р_{К_ДОП}, Т_{П_МАХ} - справочные величины.

Вычертить входные и выходные характеристики выбранного транзистора. На выходных характеристиках транзистора построить нагрузочную прямую постоянного тока по точками А, В с координатами (рис. 3);

точка А U_K_Э = 0, ,