Расчёт параметров выпрямителя

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Херсонська державна морська академія

Факультет суднової енергетики

Відділ заочного навчання Кафедра експлуатації суднового електрообладнання і засобів автоматики Напрям 6.50 702 Електромеханіка Спеціалізація «Експлуатація електрообладнання і автоматики суден»

Розрахунково-графічна робота з дисципліни «Електроніка та основи схемотехніки»

студента курсу __________

шифр __________

Домашня адреса: _____________

Дата надходження ______________

Оцінка ________________________

Підпис викладача _______________

Дата перевірки завдання _________

Херсон

1. Расчет маломощного выпрямителя с емкостной нагрузкой

2. Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе

3. Синтез цифровой схемы

4. Расчет параметрического стабилизатора напряжения Литература

1. Расчет маломощного выпрямителя с емкостной нагрузкой

Исходные данные для расчета:

U_d = 100B; R_d = 300Ом; U_c = 220В; f_c = 50 Hz

Схема выпрямителя приведена на рис 1.1

Рис. 1.1 Схема маломощного однополупериодного выпрямителя

1. Определение параметров нагрузки:

а) ток нагрузки:

б) мощность нагрузки:

2. Определение основных параметров вентиля:

а) ток вентиля:

б) обратное напряжение на вентиле (предварительно)

3. Выбор диода по найденным величинам со следующими параметрами:

Предельно допустимый прямой ток Предварительно допустимое обратное напряжение. Прямое падение напряжения при номинальном прямом токе .

4. Определение активного сопротивления трансформатора, приведенное, к вторичной обмотке

где определяется по графику 1.2

Рис. 1.2. График для определения коэффициента н

5. Определение сопротивления вентиля в прямом включении:

6. Определение сопротивления фазы выпрямителя:

7. Вычисление вспомогательного расчетного параметра А:

8. Пользуясь расчетными таблицами графиками, определяем расчетные коэффициенты B, D, H, F.

B = 0.994; D = 2.88; F = 6.569;H = 35

Рис. 1.3 График для определения вспомогательных коэффициентов B, D, F, H

9. Определение основных параметров трансформатора:

а) ЭДС вторичной обмотки:

б) коэффициент трансформации:

.

в) действующее значение тока вторичной обмотки:

г) действующее значение тока первичной обмотки:

.

д) установленная мощность трансформатора:

2. Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе

На рис. 2.1 показана расчетная схема усилителя. Задачей расчета является [1,2]:

а) определение номинальных значений всех пассивных компонентов схемы каскада (резисторов и конденсаторов);

б) определение коэффициента нестабильности каскада Si;

в) построение линий нагрузки каскада по постоянному и переменному току;

г) определение коэффициентов усиления каскада по току, напряжению и мощности;

д) определение входного и выходного сопротивлений каскада.

В основу расчета каскада положено использование входных и выходных характеристик транзистора, по которым определяются необходимые для расчета параметры транзистора.

Исходными данными для расчета усилительного каскада являются напряжение источника питания Ek, параметры рабочей точки транзистора: току покоя I_0k и напряжение покоя U_0кэ; сопротивление нагрузки Rн; минимальная частота усиливаемого сигнала f₀.

Рис. 2.1 Расчетная схема каскада

Исходные данные: Ек = 14 В, I_0k = 10мА, U_0кэ = 7 В, Rн = 600 Ом, f₀ = 400 Гц.

Расчет

1. Выбор транзистора с учетом того, что:

где = I_0k* U_0кэ = 7 В, Выбран транзистор КТ325А с параметрами:

2. Расчет сопротивления резисторов Сопротивления резисторов R1, R2, Rk, Rэ определяют, исходя из условия обеспечения режима каскада по постоянному току:

Рис. 2.2 Выходные характеристики транзистора КТ325А а) наносят на семейство выходных характеристик транзистора [1,2] (рис. 2.2) рабочую точку каскада и определяют постоянную составляющую тока базы I_0б? 0,08 мА;

б) определяют постоянную составляющую тока эмиттера:

I_0э = I_0k + I_0б

I_0э = 9+0,08 = 9,08мА Рис. 2.3 Входные характеристики транзистора КТ 325А в) Величину падения напряжения на резисторе Rэ принимаем равной 0,2 Ек, определяем Rэ:

.

Принимаем Rэ = 270 Ом;

г) определяем Rk

Принимаем Rk = 420 Ом;

д) на входную характеристику транзистора (рис. 2.3) наносим рабочую точку транзистора и определяем падение напряжения между эмиттером и базой в режиме покоя. U_0бэ? 0,6 В.

е) задаемся величиной сквозного тока делителя Iд, протекающего через последовательно включенные резисторы R1 и R2. Принимаем Iд = 20*I_0б. Iд = 20*0,08 = 1,6мА.

ж) определяем R2:

принимаем R2 = 2.1кОм;

з) определяем R1:

принимаем R1 = 6.3kОм.

3. Определение коэффициента нестабильности каскада:

а) определяем величину Rд:

.

б) определяем коэффициент усиления транзистора:

в) определяем коэффициент нестабильности:

4. Определение усилительных параметров каскада:

а) по входной характеристике (рис. 2.3) определяем входное сопротивление транзистора как котангенс угла наклона касательной к этой характеристике:

кОм.

б) Определяем входное сопротивление каскада как эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных R1, R2, r_вх

.

в) определяем эквивалентное сопротивление нагрузки каскада по переменному току:

г) определяем коэффициент усиления каскада по току с учетом шунтирующего воздействия входных и выходных цепей усилителя:

д) определяем коэффициент усиления по напряжению:

е) определяем коэффициент усиления по мощности:

ж) определяем выходное сопротивление усилителя, как параллельное соединение выходного сопротивление r_вых транзистора и сопротивления в цепи коллектора R_вых = r_вых /Rk.

Ввиду того, что обычно r_вых >> Rk, можно считать R_вых = Rk = 420 Ом.

5. Расчет емкостей в схеме каскада:

а) определяем С. Хс1 принимаем 0,1Rвх. Отсюда

.

Принимаем С1 = 4,7мкФ;

б) определяем Сэ, полагая Хсэ = 0,1Rэ:

.

Принимаем Сэ = 10мкФ.

6. Построение линии нагрузки каскада по постоянному току.

Линия нагрузки по постоянному току представляет собой графическую зависимость между составляющими тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер, выражаемую формулой

Линия нагрузки строится на семействе выходных характеристик транзистора (рис. 2.3) след. образом:

а) определяют точку, соответствующую режиму холостого хода коллекторной цепи (I_k xx = 0);

Данная точка лежит на оси абсцисс на расстоянии, равном Ек от центра координат;

б) определяем точку, соотв. КЗ цепи коллектора (Uкэкз = 0):

Точку к.з. откладывают на оси ординат на расстоянии, равном Ikкз от центра координат;

в) строят линию нагрузки по постоянному току как прямую, соединяющую точку холостого хода с точкой короткого замыкания.

(см. рис.2.3)

7. Построение линии нагрузки по переменному току.

Линия нагрузки по переменному току представляет собой графическую зависимость между переменной составляющей коллекторного тока и выходным переменным напряжением:

.

Эта линия проходит через рабочую точку каскада, причем угол ее наклона к оси абсцисс определяется сопротивлением нагрузки каскада по переменному току:

.

Для практического построения линии нагрузки по переменному току используют соотношение:

.

тогда .

Строят линию нагрузки по переменному току как прямую, проходящую через рабочую точку и точку с координатами Ik=0.

3. Синтез цифровой схемы

Заданная функция имеет вид: .

Таблица истинности для такой функции будет иметь вид:

Карта Вейче для данной функции будет иметь вид:

Запишем минимальную дизъюнктивную форму:

Комбинационная схема будет иметь вид:

4. Расчет параметрического стабилизатора напряжения

В табл. 4.1 приведены исходные данные, а в табл. 4.2 — параметры стабилитрона.

Таблица 4.1 Расчетные данные

Таблица 4.2 Параметры стабилитрона

Определим сопротивление R1:

где тогда выбираем R2=4.7k.

Мощность рассеивания на R2 равна Исходя из этого,

R1 выбираем 100Ом. Мощность, которая рессеивается на этом резисторе, равна Исходя из полученных данных, выбираем резистор МЛТ-0,5−100Ом.

Вычисляем необходимое значение напряжения на входе стабилизатора при номинальном токе стабилитрона:

Определим КПД стабилизатора:

выпрямитель транзистор цифровая схема стабилизатор

1. Опадчий Ю. Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю. Ф. Опадчий, О. П. Глудкин, А. И. Гуров; Под ред. О. П. Глудкина. -М.: Горячая Линия — Телеком, 1999. -768 с.: ил.

2. Руденко В. С. та ін. Промислова електроніка: Підручник/ В. С. Руденко, В. Я. Ромашко, В. В. Трифонюк. -К.: Либідь, 1993. -432 с.

3. Лавриненко В. Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд., перераб. и доп. -К.: Техніка, 1984. -424 с., ил.

4. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. -М.: Радио и связь, 1987.-352 с.: ил. (МРБ)

5. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. -М.:Солон-Р, 2000. -512, ил.

6. Резисторы: Справочник/В.В. Дубовский, Д. М. Иванов, Н. Я. Пратусевич и др.; Под ред. И. И. Четверткова и В. М. Терехова. -2-е изд., перераб. и доп. -М.:Радио и связь, 1991. -528 с.: ил.

7. Усатенко С. Т. и др. Графическое изображение электрорадиосхем: Справочник/ С. Т. Усатенко, Т. К. Каченюк, М. В. Терехова. -К.:Технiка, 1986. -120 с., ил.

8. М. Херхагер, Х. Партолль. Mathcad 2000: полное руководство: Пер. с нем. — К.: Издательская группа BHV, 2000. -416 с.

9. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник/ В. Л. Аронов, А. В. Баюков, А. А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н. Н. Горюнова. -2-е изд., перераб. -М.:Энергоатомиздат, 1985. -904 с.