Исходные данные. № вар. Тип устройства Uвых.и., В tи., мкс T, мкс Rн., кОм tокр

Таблица 3.1

№ вар.	Тип устройства	Uвых.и., В	tи., мкс	T, мкс	Rн., кОм	tокр., +^0C	tф £, мкс	tс £, мкс
								2,5
							0,5	1,2
					2,5		0,3	0,7
							1,5	3,3
					3,5			4,7
					0,5
							8,5
							6,5
					0,5		2,5
					1,5			7,5
							5,5
					2,5
							0,2	0,6
					3,5		0,5	1,2
							0,6	1,5
					3,5		0,8
							1,2	2,7
					2,5		1,3	2,5
							2,3
					1,5		3,5
							4,3
					0,5		5,6	1,2
							0,1	0,3
					1,5		0,2	0,5
							0,3	0,7
					2,5		0,7	0,9
							1,1	2,5
					3,5		1,6	3,2
							2,3
					3,5		2,4	6,3
							4,5	9,2
					0,5		5,7
							6,2
					1,5		8,3
							0,1	0,2
					2,5		0,2	0,3
							0,3	0,6
					3,5		0,2	0,5
							0,5	1,2

Продолжение табл. 3.1

					3,5		0,6	1,5
					2,5		0,8	1,7
							0,9	1,9
					1,5		1,1	2,3
							1,3	2,7
					0,5		1,4	2,9
							2,4
					1,5		4,2	8,3
					1,4		2,2	5,5
					1,1		1,1	2,2
					1,2		1,2	2,3
					1,3		1,3	2,4
							1,4	2,5
					2,2		1,5	3,6
					2,4		1,6	3,4
					2,6		1,7	3,2
					2,8		1,8	4,2
							1,9	5,2
					3,1		2,0
					3,2		2,1	6,1
					3,3		2,2	6,2
					3,5		0,9	6,3
					3,6		0,8	6,4
							0,7	1,8
					4,2		0,6	1,9
					4,6		0,5
							0,4	1,2
					3,2		0,3	1,1
					3,1		0,2	0,8
					2,9		0,1	0,9
					2,8		0,6	0,9
					2,7		0,7	2,1
							0,8	2,4
							1,7	3,2
					3,5		1,8	4,2
							1,9	5,2
					2,5		2,0
							2,1	6,1
					1,5		2,2	6,2
							0,9	6,3
					0,5		0,8	6,4
							0,7	1,8
					1,5		0,6	1,9
							0,5
					2,5		0,4	1,2
							0,3	1,1
					3,5		0,2	0,8

Окончание табл. 3.1

							0,1	0,9
					3,5		0,6	0,9
							0,7	2,1
					0,5		0,8	2,4
							1,7	3,2
					1,5		1,8	4,2
							1,9	5,2
					2,5		2,0
							2,1	6,1
							2,2	6,2
					3,5		0,5

Примечание: в таблице указаны следующие типы импульсных устройств:

1) несимметричный мультивибратор;

2) ждущий мультивибратор;

3) триггер Шмитта.

3.3. Расчет типовых импульсных устройств

3.3.1. Расчет автогенераторного мультивибратора на биполярных транзисторах

(рис. 3.1)

Исходные данные:
U_вых.m – амплитуда выходных импульсов;

t_и – длительность импульса;

t_ф – длительность фронта;

t_с – длительность среза;

Т – период следования импульсов;

R_н – сопротивление нагрузки;

t_окр^о – температура окружающей среды.

Рис. 3.1. Автогенераторный мультивибратор на биполярных транзисторах

Последовательность расчета автогенераторного мультивибратора на биполярных транзисторах:

1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:

f_h21б – граничная частота транзистора в схеме с общей базой;

U_КБмакс – максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;

h_21э – минимальное значение коэффициента усиления по току.

По частотным свойствам к транзисторам мультивибратора предъявляются следующее требование

f_h21б ≥ 5(Q - 1)/ t_и,

где Q – скважность импульсов.

По коэффициенту усиления: h_21э = (Q - 1)К_нас/ 0,23

К_нас – коэффициент насыщения транзистора в схеме мультивибратора.

Для мультивибраторов рекомендуется выбирать К_нас в пределах 2…3

Требование по U_КБмакс : U_КБмакс ≥ 2U_ип; U_ип = (1,1 - 1,2) U_вых.m.

2. Рассчитать сопротивления в цепи коллекторов транзисторов.

Принять R_к1 = R_к2 = R_к.

R_к = К U_вых.m / I_к.нас

где К – коэффициент запаса (К = 3…4)

I_к.нас – ток насыщения коллектора транзистора при указанной в исходных

данных температуре окружающей среды;

I_к.нас ≤ I_ки ;

I_ки – импульсный ток коллектора транзистора.

3. Рассчитать сопротивления в базовых цепях транзисторов. Примем R_б1 = R_б2 = R_б

R_б = h_21э R_к / К_нас

4. Проверить условие температурной стабильности схемы

I_{КБОмакс} = I_КБО 2^{(tокр-20)/10}

Если выполняется условие I_{КБОмакс} R_б / U_ип – значительно меньше единицы, то температурным влиянием обратного тока коллектора транзистора на величины t_и и Т можно пренебречь. В противном случае необходимо скорректировать расчет.

5. Рассчитать емкости конденсаторов времязадающих цепей.

С_б2 = t_и / 0,7R_б; С_б1 = (Т - t_и) / 0,7R_б.

6. Проверить длительности фронта и среза

t_ф = 2τ_α; τ_α = 0,16/ f_h21б; t_с = 2,3 R_кC_б2.

Если полученные значения не превышают заданных, то рассчитанные значения емкостей оставить.

3.3.2. Расчет ждущего мультивибратора (рис.3.2.)

Исходные данные: U_вых.m; t_и; t_ф; t_с; Т; R_н; t_окр^о.

Рис. 3.2. Ждущий мультивибратор на биполярных транзисторах

Рекомендуемая последовательность расчета ждущего мультивибратора:

1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:

f_h21б – граничная частота транзистора в схеме с общей базой;

U_КБмакс – максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;

h_21э – минимальное значение коэффициента усиления по току.

По частотным свойствам к транзисторам мультивибратора предъявляются следующее требование

f_h21б ≥ 5(Q - 1)/ t_и

где Q – скважность импульсов

по коэффициенту усиления: h_21э = (Q - 1)К_нас/ 0,23

К_нас – коэффициент насыщения транзистора в схеме ждущего мультивибратора.

Для ждущего мультивибратора рекомендуется выбирать К_нас в пределах 1,2 – 1,4

Требование по U_КБмакс : U_КБмакс ≥ 2U_ип; U_ип = (1,1 - 1,2) (U_вых.m + U¹)

Где U¹ – падение напряжения на резисторе R_э в режиме ожидания

Обычно выбирают U¹ = (0,2…0,3) U_ип

2. Рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора VT2.

R_к2 = К_зап U_вых.m / I_к2.нас,

I_к2.нас – ток насыщения коллектора транзистора VT2 при указанной в исходных данных температуре окружающей среды

I_к2.нас ≤ I_ки

I_ки – импульсный ток коллектора транзистора

К_зап – коэффициент запаса. Обычно, в целях экономичности работы схемы принимают К_зап = 6…8.

3. Рассчитать сопротивление резистора R_э.

R_э = U¹ R_к2 h_21э / (h_21э + К_нас)(U_ип – U¹)

4. Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора VT1.

R_к1 = (2…3)R_к2

5. Рассчитать сопротивления резисторов входного делителя.

R₁ = h_21э (R_к1 – R_к2) / К_нас,

R₂ = h_21э •R₁ •Rэ / (h_21э •R_к1 – К_нас •R₁).

6. Рассчитать сопротивление резистора и емкость конденсатора времязадающей цепи.

R = h_21э R_к2 / К_нас; C = t_и / 0,7R.

7. Проверить длительности t_ф и t_с.

t_ф = t_с = 3τ_α τ_α = 0,16/ f_h21б.

Если полученные значения не превышают заданных, то рассчитанные значения емкостей оставляем.

8. Рассчитать время восстановления, т.е. время заряда емкости С после окончания обратного переброса:

t_в = 4 R_к1 С; t_п = Т – t_в.

Если t_в значительно меньше t_п, то схема будет возвращаться в исходное состояние задолго до прихода следующего управляющего импульса.

9. Рассчитать емкость разделительного конденсатора

С_р = Т / 6 (R₁ + R_и)

R_и – сопротивление источника входного сигнала (принять R_и = 1 кОм)

3.3.3. Расчет триггера Шмита (рис. 3.3.):

Исходные данные: U_вых.m; t_и; t_ф; t_с; Т; R_н; t_окр^о.

Рис. 13. Триггер Шмитта на биполярных транзисторах

Последовательность расчета:

1. Выбрать тип транзистора по следующим параметрам:

f_h21б – граничная частота транзистора в схеме с общей базой;

U_КБмакс – максимальное допустимое напряжение между базой и коллектором;

h_21э – минимальное значение коэффициента усиления по току.

По частотным свойствам к транзисторам триггера Шмитта предъявляются следующие требования:

– по частоте: f_h21б ≥ f_вх / 0,7;

– по коэффициенту усиления: h_21э = (Q - 1)К_нас/ 0,23;

К_нас – коэффициент насыщения транзистора в схеме триггера Шмитта.

Для триггера Шмитта рекомендуется выбирать К_нас в пределах 1,2…1,4.

Требование по U_КБмакс : U_КБмакс ≥ 2U_ип; U_ип = (1,1…1,2) U_вых.m + U¹,

где U¹ – падение напряжения на резисторе R_э при открытом транзисторе VT2.

Обычно выбирают U¹ = 1,5…3,0 В.

2. Рассчитать сопротивление резистора в цепи коллектора транзистора VT2

R_к2 = К_зап U_вых.m / I_к2.нас,

где I_к2.нас – ток насыщения коллектора транзистора VT2 при указанной в исходных данных температуре окружающей среды.

I_к.нас ≤ I_ки ,

К_зап – коэффициент запаса. Обычно, в целях экономичности работы схемы принимают К_зап = 6…8.

3. Рассчитать сопротивление резистора R_э.

R_э = U¹ R_к2 h_21э / (h_21э + К_нас)(U_ип – U¹).

4. Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора VT1.

R_к1 = (2…3)R_к2.

5. Рассчитать сопротивления резисторов входного делителя

R₂ = Uип R_э / (R_э + R_к1) I_{КБОмакс}; I_{КБОмакс} = I_КБО 2^{(tокр - 20)/10};

R₁ = h_21э R₂ R_к2 / (h_21э R_э + R₂).

6. Рассчитать сопротивления резисторов выходного делителя транзистора VT1.

R₄ = h_21э U_ип R_э R_к1 / (U_ип R_к2 +h_21э R_к1 (R_э + R_к2) I_{КБОмакс}),

R₃ = h_21э R₄ R_к1 / (R₄ +h_21э R_э ).

7. Рассчитать емкость форсирующего конденсатора

С = t_ф (R₃ + R_к1) / 2,3 R₃ R_к1.

Рассчитать емкость разделительного конденсатора.

С_р = Т / 6 (R₁ + R_и),

R_и – сопротивление источника входного сигнала (принять R_и = 1 кОм)

8. Проверить длительности t_ф и t_с.

t_ф = t_с = 2τ_α; τ_α = 1/ (2π f_h21б).

Если получим значения, меньше заданных, то принимаем расчетные.

9. Рассчитать амплитуду выходных импульсов U_вых.m = U_ип R_к2 / (R_э + R_к2).

Список литературы

1. Бочаров Л.Н., Расчет электронных устройств на транзисторах./Л.Н.Бочаров [и др.].

– М.: Энергия, 1978. – 288 с., ил.

2. Изъюрова Г.И., Расчет электронных схем./Г.И.Изъюрова[и др.]. – М.: Высшая

школа, 1987. – 335с., ил.

3. Справочная книга радиолюбителя-конструктора /под ред. Н. И. Чистякова. –

М.: Радио и связь, 1990. – 624 с., ил.

Приложения

Приложение 1

Пример оформления титульного листа расчетно-графической работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Костромской государственный технологический университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Расчетно-графическая работа № 1 по электронике

Дата добавления: 2015-05-06