Расчет различных электрических цепей

1. РАСЧЁТИСТОЧНИКАОПОРНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Исходныеданные длярасчета приведеныв табл. 1.1

Таблица1.1

Расчётныеданные

Исходяиз начальныхданных, выбираемстабилитронс параметрамиприведённымив табл. 1.2.

Таблица1.2

Параметрыстабилитрона

Определимсопротивлениерезистора ,

, (1.1)

Ом

Изряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениеноминала резистораравное 200 Ом.Определиммаксимальнуюмощность рассеиванияна резисторе:

, (1.2)

Вт

Наоснованииполученныхзначений выбираемрезистор C2-27-0.25-200Ом1%.

Определимноминальныйток стабилитрона:

, (1.3)

А

Определимпадение напряженияна резистореприноминальномтоке стабилитрона:

, (1.4)

В

Определимзначение входногонапряженияпри номинальномтоке:

, (1.5)

Рассчитаемизменениенапряжениястабилизациипри изменениитока от до:

, (1.6)

В

Расчитаемизменениенапряжениястабилизациипри изменениитока от до:

, (1.7)

В

Расчитаемдопустимоеизменениенапряженияпитания ,котороеможет привестик изменениютока от до:

, (1.8)

В

Расчитаемдопустимоеизменениенапряженияпитания ,котороеможет привестик изменениютока от до:

, (1.9)

В

ВычислимКПД источникаопорного напряженияв номинальномрежиме:

%, (1.10)

Вычислимизменениенапряжениястабилизацииза счет изменениятемпературывнешней среды:

, (1.11)

В

2. РАСЧЁТПАРАМЕТРИЧEСКОГОСТАБИЛИЗАТОРА

НАПРЯЖЕНИЯ

Исходныеданные длярасчета приведеныв табл. 2.1.

Таблица2.1

Расчётныеданные

Исходяиз начальныхданных, выбираемстабилитронс параметрамиприведённымив табл. 2.2.

Таблица2.2

Параметрыстабилитрона

Определимсопротивлениерезистора ,

, (2.1)

где: ; ;

;

Определимзначение :

Ом

Изряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениеноминала равное8200 Ом.

Мощностьрассеиванияна резистореравна:

Вт

Исходяиз полученныхданных выбираемрезисторС2-23-0.125-8.2кОм5%.

А

Ом

Ом

Изряда сопротивленийвыбираем значениеноминала равное680 Ом.

Мощностьрассеиванияна резистореравна:

Вт

Исходяиз полученныхданных выбираемрезистор С2-22-0.125-680Ом0.5%.

Вычислимнеобходимоезначение напряженияна входе стабилизаторапри номинальномтоке стабилитрона:

, (2.2)

В

ОпределимКПД стабилизатора:

, (2.3)

Расчитаемизменениенапряжениястабилизациипри изменениитока от до:

, (2.4)

В

Расчитаемизменениенапряжениястабилизациипри изменениитока от до:

, (2.5)

В

Расчитаемдопустимоеизменениенапряженияпитания ,котороеможет привестик изменениютока от до:

, (2.6)

В

Расчитаемдопустимоеизменениенапряженияпитания ,котороеможет привестик изменениютока от до:

’(2.7)

В

3. РАСЧЁТСГЛАЖИВАЮЩИХФИЛЬТРОВ

ТИПАLC

Исходныеданные длярасчета приведеныв табл. 3.1.

Таблица3.1

Расчётныеданные

Определимёмкость конденсаторана входе фильтра,которая обеспечитпульсацию непревышающую10%,при условии,что фильтрподключен кмостовомувыпрямителю:

, (3.1)

где:-в микрофарадах,мкФ;

-в миллиамперах, мА;

-в вольтах, В.

мкФ

Изряда номинальныхёмкостей выбираемзначение равное510 мкФ. Напряжениена конденсаторедолжно бытьв 1.5 раза больше.

Наэтом основаниивыберем конденсаторК50-3-60В-510мкФ10%.

Уточнимкоэффициентпульсации навходе фильтра:

, (3.2)

Определимкоэффициентсглаживания,который долженобеспечиватьфильтр:

, (3.3)

Коэффициентсглаживаниякаждого звенадвухзвеньевогофильтра определяемпо формуле:

, (3.4)

Определяетсяравенство:

, (3.5)

Зададимзначения емкостейконденсаторови равными 22 мкФ.По значениюёмкостей имаксимальногорабочего напряжениявыбираем конденсаторыК50-3-60В-22мкФ10%.

Из(3.5) определимзначение :

,

Гн

т.к.то .

Расчитаемконструктивныепараметрыдросселей.Выходнымиданными длярасчета являютсяиндуктивностидросселей и значениявыпрямленноготока.

Ширинасреднего стержняопределяетсяпо формуле:

, (3.6)

где:-в см;

-в Гн;

-в А.

см

Выберемиз справочникастандартныепластины типаШI со следующимипараметрами:

ширинасреднего

стержня - 2.8 см;

высотаокна - 4.2 см;

ширинаокна - 1.4 см.

Площадьокна находимпо формуле:

, (3.7)

где:-ширина, см;

-высота, см.

кв.см

Вычислимколичествовитков обмоткикаждого дросселя:

, (3.8)

где:-площадь окнаа кв.мм;

- коэффициентзаполнения

окнамедью равный0.27;

- плотностьтока равная2А.кв.мм;

-выпрямленныйток в А.

Находимдиаметр проводаобмотки дросселя:

, (3.9)

мм

Изсправочникавыбираем диаметрпровода равный 0.75мм(допустимыйток 0.884 А).

Вычисляемплощадь сечениядросселя:

, (3.10)

где:-в кв.мм;

-в Гн;

-в А;

-магнитнаяиндукция сердечника

равная0.8 Тл.

кв.см

Расчитаемтолщину наборасердечникадросселя:

, (3.11)

см

Дляизбежаниянасыщениясердечникадросселя междуярмом и сердечникомделают воздушныйзазор. Посколькумагнитный потокдважды проходитчерез зазор,то толщинанемагнитнойпрокладки (избумаги иликартона)равна.

, (3.12)

где:-в А;

-в Тл;

- в см.

см

Подсчитаемсреднюю длинувитка обмотки:

, (3.13)

см

Вычислимактивноесопротивлениеобмотки дросселя:

, (3.14)

где:- в см;

-в мм;

-в Ом.

Ом

Сопротивлениедвух последовательносоединенныхдросселейравно:

, (3.15)

Ом

Подсчитаемспад напряженияна активномсопротивлениидросселей:

, (3.16)

В

4. РАСЧЁТЭМИТТЕРНОГОПОВТОРИТЕЛЯ

Исходныеданные длярасчета приведеныв табл. 4.1.

Таблица4.1

Расчётныеданные

Определимвеличину мощности,которую можетотдать источниксигнала в входнуюцепь усилителяпри условииравенствавходногосопротивлениякаскада :

, (4.1)

Вт

Считая,что в усилителедостаточновелико, используютсоставнойтранзисторпо схеме с общимколлектором.При таком соединениикоэффициентусиления каскадапо мощностиможно принятьравным 20 Дб.

Изсправочникавыбираем транзисторытипа МП111A с параметрамиприведеннымив табл.4.2.

Таблица4.2

Параметрытранзистора

Напряжениеисточникапитания в цепиколлекторасоставляетот 0.4 до 0.5 максимальнодопустимогонапряженияколлектор-эмиттер.Примем равным5 В.

Максимальноезначение входногосопротивлениякаскада определяетсякак половинасопротивленияколлекторногоперехода, котороев свою очередьвычисляетсяпо формуле:

, (4.2)

Ом

Определивполучаем, чторавно 400 кОм.

Частотныеискажения навысшей частотедиапазоначастотнымисвойствамитранзисторови их схемойвключения. Длясхемы эмиттерногоповторителя:

, (4.3)

где:;

-высшая частотадиапазона;

-граничнаячастота транзистора;

-коэффициентусиления потоку

всхемах с общимэмиттером.

Сопротивлениенагрузки каскаданаходим поформуле:

, (4.4)

где:-напряжениемежду коллектороми

эмиттеромтранзистораVT2 в ре-

жимепокоя;

-ток эмиттерав режиме покоя.

Дляповышениявходногосопротивленияи сниженияуровня шумапримем =2.5 В, а ток=0.5 мА.

Ом

Изряда номинальныхсопротивленийвыбираем номиналкоторыйравен 5.1 кОм. Наоснованииполученныхданных выбираемрезистор С2-23-0.125-5.1кОм5%.

Чтобыопределитьипримем токделителя, созданныйэтими сопротивлениями,равным 0.2 мА.Используяотношение ,из формулы :

, (4.5)

Ом

Ом

Изряда номинальныхсопротивленийвыбираем номиналы регистров иравными 6.2 кОми 18 кОм соответственно.На основанииполученныхданных выбираемрезисторыС2-23-0.125-6.2кОм5%и С2-23-0.125-18кОм5%соответственно.

Определимёмкость разделительногоконденсатора:

, (4.6)

где:-выходноесопротивлениеэмиттерного

повторителяравоне 150 Ом;

-нижняя частотадиапазонаусиления;

-частотныеискажения наНЧ от .

Частотныеискажения нанизких частотах,которые возникаютв схеме из-заиопределим поформулам:

, (4.7)

, (4.8)

Дб

Дб

Вотносительныхединицах:

мкФ

Изряда номинальныхёмкостей выбираемзначение ёмкостиравное0.22 мкФ. Рабочеенапряжениемного больше.На основанииполученныхданных выбираемконденсаторК53-4А-0.22мкФ10%.

Найдёмёмкость разделительногоконденсаторана входе усилителя:

, (4.9)

мкФ

Изряда номинальныхёмкостей выбираемзначение ёмкости=0.1 мкФ. Рабочеенапряжениемного больше.На основанииполученныхданных выбираемконденсаторК53-4А-0.1мкФ10%.

5. РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЬНОГОКАСКАДА НАБИПОЛЯРНОМ

ТРАНЗИСТОРЕПО СХЕМЕ С ОБЩИМЭМИТТЕРОМ

Исходные данныедля расчетаприведены втабл.5.1

Таблица 5.1

Расчётныеданные

Из справочникавыбираем транзистортипа МП25А с параметрамиприведённымив табл.5.2.

Таблица 5.2

Параметрытранзистора

Определимвеличину токав цепи коллектора:

, (5.1)

А

Найдём сопротивлениенагрузки в цепиколлектора:

, (5.2)

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем величинуноминала равную160 Ом. Мощностьрассеиванияна резистореравна:

, (5.3)

Вт

Исходя из полученныхданных выбираемрезисторС2-27-1.0-75Ом0.5%.

Определим сопротивлениерезистора вцепи термостабилизации:

, (5.4)

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем величинуноминала равную75 Ом. Принимаем,что .Мощность рассеиванияна резистореравна:

, (5.5)

Вт

Исходя из полученныхданных выбираемрезисторС2-27-0.5-75Ом0.5%.

Найдём ёмкостьконденсатора:

, (5.5)

где: -в Гц;

-в Ом;

-в мкФ.

мкФ

Из ряда номинальныхёмкостей выбираемвеличину ёмкостиравную 75 мкФ.Используяполученныеданные выбираемконденсатор К50-6-60В-75мкФ10%.

Определимнапряжениемежду коллектороми эмиттеромтранзисторав режиме покоя:

, (5.6)

В

Ток покоя базыравен:

, (5.7)

А

Расчитаемэлементы делителянапряжения и.

Для этого определяемпадение напряженияна резистореизотношения:

, (5.8)

В

Найдём напряжениена делителе,:

, (5.9)

В

Определяемток в цепи делителяиз условия:

, (5.10)

А

Вычисляем :

, (5.11)

Падение напряженияна резисторе.Значение напряженияВ.

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениеноминала равное2400 Ом.

Вычисляем :

, (5.12)

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениеноминала равное430 Ом.

Находим мощностирассеиванияна этих резисторах:

, (5.13)

Вт

, (5.14)

Вт

Используяполученныерезультатывыбираем резисторы С2-24-0.25-2.4кОм1%и С2-22-0.125-430Ом1%соответственно.

Просчитаемэлементыразвязывающегофильтра:

, (5.15)

, (5.16)

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениеноминала равное51 Ом.

, (5.17)

Вт

Используяполученныеданные выбираемрезисторС2-24-0.5-51Ом5%.

Ф

Из ряда номинальныхёмкостей выбираемвеличину ёмкостиравную 2200 мкФ.Рабочее напряжениедолжно бытьне меньше, чем.Используяполученныеданные выбираемконденсатор К-50-6-100В-2200мкФ.

Амплитудноезначение токана входе каскаданаходим поформуле:

, (5.18)

А

Найдём коэффициентусиления понапряжениюна среднихчастотах:

, (5.19)

где:-входноесопро-

тивлениекаскада;

-эквивалентноесопротивление

каскада.

Эквивалентноесопротивлениекаскада вычисляетсяпо формуле:

, (5.20)

где: -сопротивлениерезисторавде-

лителе следующегокаскада.

Допустим, чтотранзисторыв расчитанноми следующемкаскаде однотипныетогда:

(5.21)

Ом

Ом

Найдём минимальноезначение коэффициентаусиления каскадапо мощностив относительныхеденицах:

, (5.22)

в децибелах:

, (5.23)

Дб

Ёмкость разделительногоконденсатораопределимпо формуле:

, (5.24)

где: ,-в Ом;

-в Гц;

-в мкФ.

мкФ

Из ряда номинальныхёмкостей выбираемзначение ёмкостиравное 0.33 мкФ.Рабочее напряжениекак и у конденсатора.На этом основаниивыбираем конденсатор К53-4А-0.33мкФ10%.

Определимвеличину коэффициентачастотныхискаженийкаскада наверхних частотахдиапазона:

, (5.25)

где: -эквивалентнаяёмкость, которая

нагружаетрассчитанныйкаскад, и

равная 200 пкФ.

6. РАСЧЁТМУЛЬТИВИБРАТОРАНА ОПЕРАЦИОННЫМ

УСИЛИТЕЛЕВ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМРЕЖИМЕ

Исходныеданные длярасчёта приведеныв табл. 6.1.

Таблица6.1

Расчётныепараметры

Параметрыоперационногоусилителяприведены втаблице 6.2.

Таблица6.2

Параметыоперационногоусилителя

Примем,что .

Исходяиз формулы:

, (6.1)

определяемотношениесопротивлениярезисторови :

, (6.2)

Суммасопротивленийидолжна удовлетворятьсоотношению:

, (6.3)

Используя(6.2) и (6.3) получаемформулы:

, (6.4)

, (6.5)

Ом

Ом

Изряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениесопротивленийисоответственно2.7 кОм и 3.3 кОм.Используемрезисторы маркиС2-24-0.25-2.7кОм5%иС2-24-0.25-3.3кОм5%.

Зададимсясопротивлением исходя из условия:

кОм, (6.6)

Ом

Используемрезистор маркиС2-23-0.125-56кОм5%

Определимёмкость хронирующегоконденсатора:

, (6.7)

Ф

Изряда номинальныхёмкостей выбираемзначение ёмкостиравное 0.33 мкФ.Выбираем конденсаторК53-1-0.33мкФ10%.

Определимдлительностиигенерированныхимпульсов поформуле:

, (6.8)

мкс

7. РАСЧЁТ МУЛЬТИВИБРАТОРАНА ОПЕРАЦИОННОМ

УСИЛИТЕЛЕ ВЖДУЩЕМ РЕЖИМЕ

Исходные данныедля расчётаприведены втабл. 7.1.

Таблица 7.1

Расчётныеданные

Параметрыоперационногоусилителяприведены втаблице 7.2.

Таблица 7.2.

Параметрыоперационногоусилителя

Примем, что .

Исходя из формулы:

, (7.1)

определяемотношениесопротивлениярезисторови :

, (7.2)

Сумма сопротивленийидолжнаудовлетворятьсоотношению:

, (7.3)

Используя (7.2)и (7.3) получаемформулы:

, (7.4)

, (7.5)

Ом

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениесопротивленийисоответственно5.6 кОм и 620 Ом .Используемрезисторы маркиС2-23-0.125-5.6кОм1%и С2-23-0.125-620Ом1%соответственно.

Зададимсясопротивлением исходя из условия:

кОм, (7.6)

Ом

Используемрезистор маркиС2-23-0.125-56кОм5%

Определимёмкость хронирующегоконденсатора:

, (7.7)

Ф

Из ряда номинальныхёмкостей выбираемзначение ёмкостиравное 3.9 мкФ.Выбираем конденсатормарки К53-1-3.9мкФ10%.

Определимдлительностиигенерированныхимпульсов поформуле:

, (7.8)

мкс

Время восстановлениясхемы определимпо формуле:

, (7.9)

мс

Амплитудувходных запускающихимпульсоввычислим поформуле:

, (7.10)

В

Длительностьвходных запускающихимпульсов определяетсяпо формуле:

, (7.11)

мкс

Сопротивлениерезистора вычисляетсяпо формуле:

, (7.12)

Ом

Из ряда номинальныхсопротивленийвыбираем значениеноминала равное4.3кОм. ВыбираемрезисторС2-23-0.125-4.3кОм1%.

Значение конденсаторавычислимпо формуле:

, (7.13)

нФ

Из ряда номинальныхёмкостей выбираемзначение ёмкостиравное 20нФ. ВыбираемконденсаторК10-17-0.02мкФ5%.

ТЕХНИЧЕСКОЕЗАДАНИЕ

1.Рассчитатьисточник опорногонапряженияна стабилитроне,если известнытакие входныеданные: напряжениестабилизации,коэффициентстабилизации,абсолютноеизменениетемпературыокружающейСреды .Привести схемуисточникаопорного напряжения.Входные данныепредставленыв таблице 1.

Таблица 1.

Расчётныеданные

2.Рассчитатьпараметрическийстабилизаторнапряжения,если известнытакие входныеданные: напряжениестабилизации,ток нагрузкистабилизатора,коэффициентстабилизации.Привести схемустабилизатора.Входные данныепредставленыв таблице 2.

Таблица 2.

Расчётныеданные

3.Рассчитатьсглаживающийфильтр типаLC, если известнытакие входныеданные: выпрямленноенапряжение,выпрямленныйток ,коэффициентпульсациивыпрямленногонапряжения.Привестипринципиальнуюсхему фильтра.Входные данныепредставленыв таблице 3.

Таблица 3.

Расчётныеданные

4.Рассчитатьэммитерныйповторительна составномтранзисторетипа n-p-n, еслиизвестны такиевходные данные:амплитудавходного напряжения,номинальноенагрузочноесопротивлениеисточникасигнала ,нижняя частотадиапазонаусиливаемыхчастот ,высшая частотадиапазона ,частотныеискажения нанизких частотах.Привестипринципиальнуюсхему повторителя.Входные данныепредставленыв таблице 4.

Таблица 4.

Расчётныеданные

5.Рассчитатьусилительныйкаскад, выполненныйна транзисторепо схеме с общимэммитером, еслиизвестны такиевходные данные:нижняя частотадиапазонаусиливаемыхчастот ,высшая частота,максимальныйвходной токследующегокаскада ,коэффициентчастотныхискажений нанижних частотах,на верхнихчастотах ,напряжениепитания .Привестипринципиальнуюсхему усилителя.Входные данныепредставленыв таблице 5.

Таблица 5.

Расчётныеданные

6.Рассчитатьмультивибраторна операционномусилителе вавтоколебательномрежиме. Привестиполную принципиальнуюсхему рассчитанногомультивибраторас учётом схемвключенияоперационнгоусилителя.Входные данныепредставленыв таблице 6.

Таблица 6.

Расчётныеданные

7.Рассчитатьмультивибраторна операционномусилителе вждущем режиме.Привести полнуюпринципиальнуюсхему рассчитанногомультивибраторас учётом схемывключенияоперационногоусилителя.Входные данныепредставленыв таблице 7.

Таблица 7.

Расчётныеданные

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯУКРАИНЫ

ВинницкийГосударственныйтехническийуниверситет

Кафедра АИИТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По курсу " ЭлектронныеУстройстваАвтоматики"

На тему:" РАСЧЕТПАРАМЕТРОВЭЛЕКТРОННЫХСХЕМ "

Выполнил ст.гр. 2АТ-92

KoзловскийА.В.

Проверилк.т.н., доцент

БандакМ.И.

Винница 1995