Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / Сборник практических работ по дисциплине "Прикладная электроника"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Другое

Сборник практических работ по дисциплине "Прикладная электроника"

библиотека
материалов

Мhello_html_m66f38fbe.jpgинистерство образования и науки Самарской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

среднего образования

«Тольяттинский индустриально-педагогический колледж»

(ГАПОУ СО «ТИПК»)














МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ


по дисциплине «Прикладная электроника»

для студентов специальности СПО

09.02.03. Компьютерные системы и комплексы.
























Тольятти 2016 г.

Еремеева В.В.. Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине «Прикладная электроника» для студентов специальности среднего профессионального образования 09.02.03. Компьютерные системы и комплексы. Тольятти, Изд-во ТИПК, 2016.- 23 с.


Методические рекомендации разработаны в соответствии с государственными требованиями к содержанию и оформлению научно-исследовательских работ студентов и содержат перечень рекомендаций по выполнению практических работ для специальности среднего профессионального образования 09.02.03. Компьютерные системы и комплексы.

Разработаны для студентов.









Утверждено

протокол заседания научно-методического совета ГАПОУ СО «ТИПК»

____ от «____»______________ 2016 г.

Председатель Чернова С.Н.___________________ /





















© ГАПОУ СО «ТИПК»

Содержание



Введение

Цель проведения практических работ по дисциплине «Прикладная электроника» - выработка практических навыков и умений по измерению, расчетам электрических параметров различных схем и устройств, по сборке электрических схем, по проектированию, измерению и расчетам электронных устройств.

В результате выполнения практических работ обучающийся должен уметь:

различать полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры на схемах и в изделиях;

определять назначение и свойства основных функциональных узлов аналоговой электроники: усилителей, генераторов в схемах;

использовать операционные усилители для построения различных схем;

применять логические элементы, для построения логических схем, грамотно выбирать их параметры и схемы включения;

должен знать:

принципы функционирования интегрирующих и дифференцирующих RC-

цепей;

технологию изготовления и принципы функционирования полупроводниковых диодов и транзисторов, тиристора, аналоговых электронных устройств;

свойства идеального операционного усилителя;

принципы действия генераторов прямоугольных импульсов, мультивибраторов;

особенности построения диодно - резистивных, диодно- транзисторных и транзисторно-транзисторных схем реализации булевых функций;

цифровые интегральные схемы: режимы работы, параметры и характеристики, особенности применения при разработке цифровых устройств;

этапы эволюционного развития интегральных схем: большие интегральные схемы (БИС), сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), микропроцессоры в виде одной или нескольких сверхбольших интегральных схем (МП СБИС), переход к нано технологиям производства интегральных схем, тенденции развития.

Общие компетенции, формируемые в результате выполнения практических работ :

  • ОК-2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

  • ОК-3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

  • ОК-6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

  • ОК.7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчинённых), за результат выполнения заданий.

  • ОК.9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Практические работы рассчитаны на 8 часов аудиторных занятий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Тема: «Расчет сглаживающего фильтра».

Цель практического занятия: Научится рассчитывать сглаживающие фильтры ёмкостного характера.

Содержание работы:


Электрический расчет сглаживающего фильтра выполняется в соответствии с выбранной схемой фильтра.

Проверочный расчет позволяет определить напряжение на нагрузке, обусловленное данной схемой выпрямителя, а затем сравнить его с исходным значением U0.


Пример. Расчет выпрямителя, работающего на нагрузку емкостного характера.

Исходные данные (номинальные значения): выпрямленное напряжение в нагрузке U= 36 В; выпрямленный ток в нагрузке I0 = 0,65 А; коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке Кп.н = 1 %; напряжение сети U1 = 220 В; частота сети fс =50 Гц; рабочий диапазон температур Toкр = – 60 … + 80°С; мощность в нагрузке Р = U·I0 = 360,65=23,4 ВА.


Выбор схемы выпрямления определяется значениями мощности и напряжения. Поскольку мощность в нагрузке в данном случае невелика, а выпрямленный ток меньше 1 А, можно применить однофазную мостовую схему выпрямления с фильтром, начинающимся с конденсатора; обозначим его C0.


Полная схема сглаживающего фильтра определяется следующими положениями:


  1. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на входном конденсаторе С0 из соображений наилучших массогабаритных характеристик фильтра принимается равным Кп.вх = 5... 15 %. Примем Кп.вх = 15%.


  1. Коэффициент сглаживания оставшейся части фильтра в соответствии с необходимостью обеспечить Кп.н .= 1 % должен составлять q = Кп.вх%/ Кп.н%=15/1 = 15.


  1. Поскольку q = 15 < 25 (при q 25 применяется двухзвенный LC - фильтр), выбираем в качестве оставшейся части фильтра однозвенный LC - фильтр. На рисунке 7 показана схема выпрямителя и сглаживающего фильтра.

Напряжение на выходе схемы выпрямления U0 с учетом падения напряжения на LС-фильтре определяется по выражению U0 = U [1+0,01(Uф / U)%], в которое значение (Uф/U)% подставляется из графика на рисунке 8. В соответствии с мощностью Р = 23,4 ВА Uф/U = 10%.

Таким образом, U0 = U0н [1+0,01(Uф/ U0н)%] = 36(1 + 0,0110)= 39,6 В


hello_html_75579929.png

Рис. 1.1. К примеру расчета выпрямителей с емкостной нагрузкой


hello_html_m146f94.png









Рис. 1.2. Графики определения падения напряжения на дросселе фильтра.


Основные параметры диодов схемы определяются по табл. 1.1, согласно которой приблизительное значение Iпр.и.п = 3,5·I0 = 3,50,65 = 2,27А; Iпр.ср.= I0 /2 = 0,325А; Uобр.и.п .= 1,539,6 = 59,4 В.

В соответствии с этими данными по приложению 4 выбираем диоды типа КД202Д со следующими параметрами при окружающей температуре – 60…+ 130С: Iпр.ср.max = 5 A > Iпр.ср; Uобр.и max = 200 В > Uобр.и.п; Iпр.и max = 6·Iпр.cр max = 65 = 30 А > Iпр.и.прибл; Uпр.ср.= 1 В.

Таким образом, Nпосл = 1.


Электрический расчет выпрямителя

1. Активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке:

hello_html_m282ed4d8.gif

2. Дифференциальное сопротивление диодов

hello_html_5db6f2d3.gif

3. Активное сопротивление фазы выпрямителя согласно табл. 1.1

rо = 2rдиф + rтр = 2·1,02 + 3,9 = 5,94 Ом.

4. Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора

hello_html_2ef76696.gif

hello_html_mb34e3be.gif

5. Соотношение между активным и реактивным сопротивлением фазы выпрямителя (tg φ)

hello_html_24d67f9b.gifφ = 24о.

6. Вспомогательный коэффициент

hello_html_4ba98443.gif

7. Расчетные коэффициенты В, D, F и Н определяются по графикам на рисунках 3 – 6: B = 1,35; D = 1,85; F = 4,2; H = 29 000.

8. Уточняется значение I пр.и.

hello_html_m688b237d.gifI пр.и = 1,4 А < 5 А.

Таким образом, вентиль КД202Д по току выбран правильно.

9. Электрические параметры трансформатора определяются с помощью табл. 1.1 с учетом полученных расчетных коэффициентов, т. е.

U2 = В·U0 = 1,35·39,6 = 53 В;

hello_html_m49ae7d.gif

hello_html_1ff051fd.gif

Pг = 1,5Р0 = 1,5U0·I0 = 1,5·39,6·0,65 = 38,5 В·А.

10. Проверка выбранного диода по обратному напряжению производится по формуле


U обр.и = 1,41· U2 = 1,41·53 = 75 В < 200 В.

Таким образом, вентиль КД202Д по обратному напряжению выбран правильно.

  1. Входная емкость фильтра С0 равна

hello_html_m5d3846d5.gif

где К п.вх% = 15 %.

Принимается ближайшее стандартное значение С0 = 680 мкФ. По приложению 5 выбираем конденсатор К50-22 с U раб = 100 В, причем значение U paб определяется неравенством hello_html_367c4d92.gif, hello_html_57e26130.gifU2 = 1,41·53 = 75 < 100.

12. Коэффициент пульсации, соответствующий выбранному С0,

hello_html_m11474ad0.gif

Электрический расчет фильтра (см. Рис. 2.5)

Коэффициент сглаживания оставшейся части фильтра – звена LC в соответствии с полученными значениями С0 и К п.вх%

q = К п.вх% / К п.н% = 14,35/1 = 14,35.

Произведение LC данного звена определяется следующим образом:

LC = 10·(q + 1)/m2 = 10(14,35 + 1)/4 = 38,3 Гн·мкФ.

Индуктивность дросселя L определяется из полученного LC (38,3 Гн·мкФ), в которое в целях унификации элементов подставляется С = С0, т. е.

L = LC/C0 = 38,3/680 = 0,056 Гн.

Выбираем унифицированный дроссель Д16 со следующими параметрами: L = 0,08 Гн; I = 0,8 А; rL = 4,65 Ом.

Резонансная частота фильтра

hello_html_4f2c0a73.gifрад/c.

Проверка отсутствия резонанса производится по неравенству

2 ωрез ≤ 2 или 2 ωрез < 2·2π·fс.

В нашем случае 2∙ωрез = 2·135,6 = 271, а 2·2π·fс = 2·2·3,14·50 = 628.

Подставляя в неравенство эти значения, получаем 271 < 628. Таким образом, неравенство выполняется, следовательно, резонанс отсутствует.

Поверочный расчет заключается в определении значения Uоп с учетом падения напряжения на дросселях фильтра, т. е.

U = U0 – ΔU ф = 39,6 - rL ·I0 = 39,6 - 4,65·0,65 = 36,58 В.

Заданное значение U0 = 36 В. Абсолютная погрешность расчета составляет 0,58 В. Таким образом, относительная погрешность равна 0,58/39,6·100% = 1,46%.

Конструктивный расчет трансформатора выполняется по следующим данным: U1 = 220 В; hello_html_6ca96ea4.gif= 0,205 А; РГ = 38,5 В·А; U2 = 53 В; I2 = 0,85 А; fc = 50 Гц и в соответствии с методикой раздела 1.



Содержание отчета


Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

  1. титульный лист по стандартной форме;

  2. цель работы;

  3. исходные данные (эквивалентные схемы исследуемых цепей и параметры их элементов);

  4. таблицы с результатами вычислений;

  5. основные расчетные формулы и уравнения;

  6. выводы и заключение о степени соответствия расчетных и экспери­ментальных результатов.







Примечание:

Практическая работа рассчитана на 4 часа.




Приложение 1 Параметры конденсаторов

Номи­нальное напря­жение U, В

Конденсаторы электролитические

Конденсаторы оксидно-полупроводниковые

Тип конденсатора и его номинальная емкость, мкФ

К50-ЗБ

К50-22

К50-24

К53-1

К53-14

15(16)

-

1000,

2000,

5000,

10000

47, 100,

470,

1000,

2200,

4700,

10000

0,068; 0,1; 0,15; 0,22; 0,33; 0,47; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33; 47; 68

0,068; 0,1; ,15; 0,22; 0,33; 0,47; 0,68; 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33

25

10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000

680, 1000, 2000, 4700, 6800

22, 47, 100, 220.

470. 1000, 2200,

4700



30

-

-

-

0,033; 0,047. 0,068; 0,1;

0,15; 1; 1,1; 1,5; 2.2; 3,3;

4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33

0,033; 0,047; 0,068; 0,1; 0,15; 0,22; 0,33; 0,47; 0,68; 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8;

10; 15; 22

50

10, 20,

50, 100,

200

220, 470, 1000, 2200

-

-

-

63

-

-

10, 22, 47, 100, 220, 70, 1000, 200

-

-

100

10, 20, 50,

100, 200

100, 20, 470, 680

4,7; 10; 22; 47;

100; 220

-

-

160

2, 5, 10,

20, 50, 200

47, 100,

220, 470

2,2; 4,7;

10; 22;

47; 100;

200

-

-

250

20, 50

-

-

-

-

450

2, 5, 10, 20

-

2, 5, 10,

20

-

-











ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Тема: «Расчёт предварительного каскада УНЧ».

Цель практического занятия: Научится рассчитывать предварительный каскад усилителя низкой частоты.

Содержание работы:


2.1. Цель расчета

Целью данной задачи является получение навыков расчета транзисторных каскадов предварительного усиления низкочастотных сигналов переменного тока, в данном случае звуковых частот (УНЧ).

2.1.1. Теоретические сведения, необходимые для выполнения расчета

Для выполнения расчета необходимо знать основные характеристики усилителей переменного тока, принцип действия и методы расчета транзисторных каскадов предварительного усиления УНЧ, которые работают в классе А.

  1. Исходные данные

Для окончательного расчета предварительного усилителя транзисторного УНЧ, который работает в классе А и выполненный по схеме с ОЭ исходными данными является:

    1. Uвых В - напряжение на выходе (на нагрузке) каскада;

    2. R, Ом - сопротивление нагрузки (входное сопротивление следующего

каскада);

    1. Ек, В - напряжение источника питания;

    2. f, Гц - нижняя граница диапазона частот усиления;

    3. Мн - допустимое значение коэффициента частотных искажений

в области низких частот. Варианты исходных данных приведены в таблице 1.

Пример выбора варианта для номера зачетной книжки 77732: относительно колонки 3 имеем — fH= 125 Гц, Мн= 1,9; относительно колонки 2 имеем Uвых= 3,5 В, R = 240 Ом, Е= 14 В.


  1. Теоретические пояснения

Таблица 1 - Исходные данные для расчета каскада предварительного усиления по схеме с ОЭ

Цифры номера зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

десятки

единицы












ивых, В

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,7

6,5

7,2

8


Rh. ОМ

13

180

240

330

43

51

620

82

100

130


F,

10

12

14

16

18

20

23

26

29

32

fu. Гн


50

75

100

125

15

17

200

22

250

275

Мн


2,2

2

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

м

1,3



Окончательный расчет является основной частью работы при проектировании УНЧ. При его выполнении рассчитывают параметры элементов каждого каскада, цепей межкаскадных связей, режимы работы транзисторов. Расчет обычно выполняют в последовательности, обратной прохождению сигнала в УНЧ: сначала рассчитывают элементы оконечного каскада, затем предоконечного, а далее - каскадов предварительного усиления. Такая последовательность обусловлена ориентацией расчета на обеспечение на нагрузке УНЧ заданной выходной мощности при допустимых значениях нелинейных и частотных искажений сигнала.

Элементы схемы выбирают с учетом требований стандартов к отдельным типам компонент. Так, резисторы выбирают по номинальным значениям, наиболее близким к расчетным величинам сопротивления и величиной рассеиваемой мощности в рабочем режиме, конденсаторы выбираются с по номинальным значения емкости, наиболее близким к расчетной величине и по величине рабочего напряжения.


1. 5 Пример расчета предварительного каскада усиления на транзисторе включенного по схеме с общим эмиттером

  1. Входные данные

Выполним расчет каскада, электрическая принципиальная схема которого представлена на рисунке 1 по следующим данным:

    1. напряжение на выходе каскада Uвых=7,5 В;

    2. сопротивление нагрузки Rh=1200 Ом;

    3. напряжение источника питания Uпит=30 В;

    4. нижняя граничная частота fн=75 Гц;

    5. допустимые значения коэффициента искажения в области низких частот Мн=2,15.

Будем считать, что усилитель будет работать в стационарных условиях.

  1. Необходимо определить:

    1. тип транзистора;

    2. режим работы транзистора;

    3. величины сопротивлений делителя Rl, R2;

    4. величину сопротивления коллекторной нагрузки R3;

    5. величину сопротивления в цепи эмиттера;

    6. емкости разделительных конденсаторов С1,СЗ;

    7. емкость конденсатора в цепи эмиттера С2;

    8. гарантированное значение коэффициентов усиления каскада по

току КI по напряжению КU, по мощности КР.

При построении схемы будем использовать элементы с допустимым отклонениями от номинальных величин ±5%(исходя из того, что при расчете можно будет оставлять не более трех значащих цифр).



1.5.3 Порядок расчета


Определим условия предварительного выбора транзистора. Допустимая величина напряжения между эмиттером и коллектором должна превышать напряжение источника питания

hello_html_m3f8f3bef.jpg



величина допустимого коллекторного тока должна превышать максимальное значение тока в цепи коллектора расчетной схемы

hello_html_m77b452dd.jpg



где Іок - ток покоя в цепи коллектора;

IKM - амплитуда переменной составляющей в цепи коллектора;

hello_html_m4181a6a7.jpg



где RH= =(RзRн)/( R3+ Rh) - эквивалентное сопротивление нагрузки каскада по переменному току. При этом R3 является нагрузкой по постоянному току.

Исходя из того, что данный каскад является усилителем мощности, для обеспечения максимальной передачи мощности зададим R3=RH, и принимаем R3=1200 Ом (для усиления напряжения задаются R3<< Rh, а для усиления тока задаются R3>> RH), тогда:

Rh= =( 1200-1200)/(1200+1200)=600 Ом; IKm=7,5/600=12,5 мА.

1V111 } 7

Для обеспечения экономичности каскада с минимальными нелинейными искажениями выбирают

Iок=(1,05...1,1) -1кт=1,М2,5=13,8 мА.

На основании вышеприведенных требований выбираем транзистор, который бы обеспечивал:

UK max>30 В;

ІKmax>13,8+12,8=26,3 мА. По справочнику выбираем транзистор типа КТ315Г, который имеет следующие характеристики: Uкmax=35 В,

Ік mах=100 мА, h2iэ=50...350, РKmах=150 мВт.

Определим напряжение между эмиттером и коллектором в режиме покоя

hello_html_5bad889c.jpg



где Uост - напряжение ниже которого при работе каскада появляются большие нелинейные искажения, вследствие того, что в рабочую зону попадают участки характеристик транзистора имеющие большую кривизну. Для маломощных транзисторов, как правило, задают Uост= 1В. Тогда

Uok=7,5+1=8,5 В.

При этом необходимо выполнить условие:

hello_html_12d8170e.jpg



Рк=13,8-8,5=117< РКmax=150 мВт.

Таким образом, выбранный тип транзистора отвечает требованиям по мощности.

Сопротивление нагрузки в цепи коллектора R3=1200 Ом. Мощность рассеиваемая на резисторе P=I2-R, или


PR3- IOK2 R3=(13.8-10"3)2-1 200=0.227 Вт.

По справочнику выбираем резистор типа С2-33 мощностью 0,25 Вт и сопротивлением 1200 Ом.

Определяем значение сопротивления R4 в цепи термостабилизации:

hello_html_4eb4cc9.jpg



выполнялось соотношение R4//R3=(0,1.. .0,4), которое обеспечивает незначительноеснижение динамического диапазона каскада и падение напряжения на R4, котороепревышает значение контактного потенциала р-п перехода транзистора (для обеспечения условий температурной стабильности режима покоя каскада). Тогда:

hello_html_m4ccc937d.jpg

Мощность рассеивания на сопротивлении R4

PR4= IOK2 R4=( 13,8-10-3) -358=0,068 Вт.


По справочнику выбираем резистор типа С2-33 мощностью 0,25 Вт и сопротивлением 360 Ом.

Определим емкость конденсатора С3, который шунтирует R4 из условия, что его сопротивление на частоте fH должен быть в 10 раз меньше чем сопротивление резистора R4:

hello_html_4b1930cf.jpg


где множитель 106 позволяет получить значение емкости в микрофарадах.

hello_html_m66fecab7.jpg



UC3= IOK R4=13.8-10-3-360=4.97 В.


Рабочее напряжение на конденсаторе С3




По справочнику выбираем конденсатор типа К50-35 емкостью 100 мкФ, напряжение 6,3 В.

Находим величину тока покоя базы транзистора

Iоб=Iок/ h21Эmin=13.8/50=0.276 мА.

Поскольку в открытом состоянии транзистора напряжение между его базой и эмиттером составляет приблизительно 0,6 В, то напряжение покоя базы Uob=0,6 В и можно найти ориентировочно значение входного сопротивления транзистора RBX= UОБIОБ

hello_html_m41b54e1c.jpg



Определим значение сопротивлений делителя R1 R2. Делитель подключен к напряжению Uд=Ек=30 В. Величина тока выбирается в пределах Iд=(2…5) IОБ, что обеспечивает независимость задания тока покоя транзистора при изменении его параметров под действием температуры, замене на другой и т.д.

IД=5·0,276=1,38 мА.


Падение напряжения на резисторе R4 составляет UR4=( ІОК+ IОБ) R4,

или UR4=( 13,8+0,276) -0,276=5,07 В.

hello_html_m76918949.jpg


hello_html_71c93c2f.jpg


hello_html_m5b1cc863.jpg


hello_html_m614d068a.jpg


Тогда

По справочнику выбираем R1=15 кОм, R2=4,3 кОм. Определяем мощность рассеяния на этих сопротивлениях

PR1= (IОБ+ Ід)2 R1

PR1= IОБ' R2, или

hello_html_4201a844.jpg






hello_html_757155ea.jpg


Определяем расчетные коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности:

hello_html_m38030256.jpg


PR1=[(0,276+1,38) • 10-3]2 15-103=0,041 Вт,

PR2=(1,38 -10-3)2-4,3-103=0,008 Вт.

значения будут получены в мкФ, рабочее напряжение С2 принимаем как

UC2=1.5-Ek.

hello_html_m2a9b3953.jpg


Выбираем резисторы типа С2-33 мощностью 0,25 Вт. Определяем емкость конденсатора С2 из условия обеспечения допустимого значения коэффициента частотных искажений Мн:

UС2=1.5-30=45 В.

По справочнику выбираем конденсатор типа К73-17 емкостью 0,68 мкФ, напряжение 63 В.

Определяем амплитудное значение тока и напряжения на выходе каскада:

IВХМ= IKm/h21Эmin=12.5/50=0,25 мА,

Uвxm= Iвxm · Rвх =0,25-10-3-2182=0,5455 В. Необходимая мощность входного сигнала


hello_html_57ebfd84.jpg


КР= К1КU=25,8-13,8=345,

Р]дБ=101g KP=101g 345=23,9 дБ.

Для подобных каскадов среднее значение коэффициента усиления по мощности должно составлять не менее 20 дБ. Как видно расчет верный. Кроме этого при минимальном значении коэффициента усиления транзистора h21Эmin=50 имеем запас по усилению.

Электрическая принципиальная схема расчетного каскада представлена на рисунке 1.

hello_html_m298e5d7b.jpg

Рисунок 1 - Каскад усиления




Таблица 2 Данные для выбора ОУ (по списку академического журнала)


hello_html_248b42c8.jpg


Рисунок 2 - Двухвходовый инвертирующий сумматор



ОУ

ОУ

ОУ

1

К140УД1А

11

К153УД1

21

КР1409УД1

2

К140УД2

12

К153УД2

22

К157УД1

3

К140УД5

13

К553УД1

23

К157УД2

4

К140УД6

14

К553УД2

24

КР574УД1

5

К140УД7

15

КР544УД1

25

КР574УД2

6

К140УД8

16

КР544УД2

26

К140УД14

7

К140УД9

17

К1407УД1

27

К140УД17

8

К140УД10

18

К1407УДЗ

28

К140УД20

9

К140УД11

19

КМ551УД2

29

К1407УД1

10

К140УД12

20

К1401УД2

30

К1408УД1


hello_html_d4c53fd.jpg

Рисунок 3 - Неинвертирующий усилитель.




Таблица 3 Данные для инвертирующего сумматора или усилителя на ОУ



Десятки номера зач.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Пара­метр

Ед. измер.

R1

кОм

1

X

X

1,1

-

-

X

-

2

1,1

R2

1,5

3

-


1,2

X

-

1

-

1,5

R3

X

30

75

33

X

X

240

X

X

33

R4

2

1

6,2

2,2

X

2,4

X

X

X

2,2

U1

В

1,5

0,15

X

X

-

-

X

-

-0,05

X

U2

-2,5

-0,25

-

-

X

0,01

-

X

-

0

из

2,5

X

X

X

-5

X

1,2

-2,2

X

X

11

мА

X

X

X

0,2

-

-

0,005

-

X

0,2

12

X

X

-

-

X

X

-

X

-

-

13

X

X

X

X

X

0,05

X

0,02

X

X

14

X

0,25

1

X

2,5

X

1

0,01

0,55

X

Кизз

-

-

-50

X

-100

-120

X

X

-110

X


Таблица 4 Данные для инвертирующего сумматора или усилителя на ОУ



Единицы номера зач.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Пара­метр

Ед. измер.

R1

кОм

18

X

220

X

75

X

24

15

X

36

R2

X

1,2

X

3

X

1

X

X

2,4

X

R3

10

6,2

3,9

X

2

2

X

X

10

X

U1

В

-0,3

X

0,044

X

0,15

X

0,3

X

X

X

U2

X

0,6

X

од

X

X

X

X

0,2

0,25

из

-4,8

-9,6

X

5,1

X

-1,25

X

9

3,2

X

11

мА

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

12

X

X

0,002

X

0,15

X

0,3

0,5

X

X

13

X

X

X

1

X

X

3,75

3,75

X

2

Кизз

X

X

X

X

51

25

X

6

X

16

Знаком «-» в таблице обозначены отсутствующие для данного варианта параметры.

Пример выбора варианта для номера зачетной книжки 77732:

Из столбца 3 таблицы 3 имеем - Rl= 1,1 кОм, R2 отсутствует,

R3=ЗЗ кОм, R4=2,2 кОм, U2=отсутствует, I1=0,2 мА, I2= отсутствует;

из столбца 2 таблицы 4 имеем – R1=220 кОм, R3=3,9 кОм, U1=0,044 В, I2=0,022 мА.

2.3 Необходимо определить:

  1. величины параметров, обозначенных в таблицах 3 и 4 знаком «X»;

  2. указать - правильно ли указаны на рисунках 2 и 3 направления протекания токов;

  3. тип и мощность рассеивания резисторов устройства;

Так же необходимо привести электрическую принципиальную схему каскада усиления с указанием заданных и полученных по результатам расчета номинальным значениям резисторов, величин напряжений и токов, направлений протекания токов.


2.4 Пример предварительного расчета инвертирующего усилителя на ОУ


2.4.1 Входные данные

    1. R1=l,l кОм;

    2. R3= отсутствует;

    3. R4=2 кОм;

    4. U1-0,044 В;

    5. U3=-3 В.

hello_html_5296eb72.jpg


Рисунок 4 - Расчетная схема инвертирующего усилителя.


Из анализа входных данных видно, что мы имеем дело с инвертирующим усилителем, расчетная схема которого представлена на


рисунке 4.


  1. Необходимо определить:

    1. сопротивление резистора R3;

    2. величины токов I1,I3,I4;

    3. коэффициент усиления КU33;

    4. правильность простановки токов на расчетной схеме;

    5. тип и мощность резисторов каскада усиления.


  1. Порядок расчета

Коэффициент усиления определяется как:

hello_html_md48ae0b.jpg



hello_html_7efccc8a.jpg



Тогда R3=- KU33 R1=-(-20) -1=20 кОм, в данном случае получилось

стандартное значение. Поскольку потенциал инвертирующего входа ОУ для схемы инвертирующего усилителя равняется нулю, имеем:

hello_html_7c2694c3.jpg



указано верно. По первому закону Кирхгофа можем записать: І3= І1=0,15 мА, и направление его также указано верно. Очевидно, что

U3 -3

І4= — =—=-1,5 мА и направление его протекания меняем на

R4 2

противоположное.

Электрическая принципиальная схема инвертирующего усилителя построенного на базе ОУ К140УД7 представлена на рисунке 5.


hello_html_m7578ae2c.jpg

Рисунок 5 - Инвертирующий усилитель на ОУ. Схема электрическая принципиальная



Следует заметить, что поскольку усилитель предназначен для усиления сигналов напряжения постоянного тока, то разделительный конденсатор не ставим.

Мощность рассеиваемая на резисторах усилителя:

PR1=1·103·(0,15·10-3)2=2,25-10-5 ·Вт.

PR3=20·103·(0,15·10-3)2=4,5·10-4 Вт.

PR4=2-·103-( 1,5 · 10"3)2=4,5·10-4 Вт. По справочнику выбираем резисторы типа С2-33 мощностью 0,125 Вт. Заметно, что в схемах на ОУ мощность рассеяния резисторов меньше, чем в схемах на транзисторах.



3 Схемотехника усилителей мощности звуковых частот.


3.1 Цель работы.


Целью данной работы является приобретение навыков использования усилителей звуковых частот на интегральных микросхемах и приобретение навыков работы со справочной литературой.


3.2 Исходные данные.


Исходными данными для реализации устройства являются:

  1. Рном - номинальная мощность на нагрузке, Вт;

  2. RH - номинальное сопротивление нагрузки, Ом; Варианты исходных данных представлены в таблице 5.

Таблица 5 Варианты задания

Цифры номера зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

десятки

единицы












Р Вт

А НПУі J—' 1

0,25

0,5

1

2

5

10

20

50

75

100

Rh


2

4

6

8

2

4

6

8

4

8





Содержание отчета


Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

  1. титульный лист по стандартной форме;

  2. цель работы;

  3. исходные данные (эквивалентные схемы исследуемых цепей и параметры их элементов);

  4. таблицы с результатами вычислений;

  5. основные расчетные формулы и уравнения;

  6. выводы и заключение о степени соответствия расчетных и экспери­ментальных результатов.




Примечание:

Практическая работа рассчитана на 4 часа.




Список источников и литературы


Основные источники:


  1. Алексеенко А.Г. Основы микросхемотехники. М: 2006.

  2. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение.- М.: ACADEMA, 2007.

  3. Жеребцов И.П. Основы электроники.- М. :Высшая школа. 2006.

  4. Сиренький И.В. Электронная техника. ЗАО Издательский дом «Питер». 2008.

  5. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника. М., 2010.

  6. Миловзоров О.В. Электроника. М., «Высшая школа», 2007.


Дополнительные источники:

1. Нефедов В.И., Хахин В.И., Федорова Е.В. «Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах». -М.: Высшая школа, 2009.

2. Панфилов В.А. «Электрические измерения» -М.: Издательский центр «Академия», 2011.









Список оборудования


- мультимедийный учебный комплекс по темам:

«Цепи постоянного тока», «Цели переменного тока», «Электронные устройства», «Цифровая электроника», «Операционные усилители».

- стационарные лабораторные стенды;

- набор измерительных приборов и оборудования стендов;

- комплект приборов по направлению «Физические основы электротехники и электроники;

- комплект экспериментальных панелей по направлению «Электротехника и электроника»;

- педагогические программные средства вычислительной техники:

встроенные персональные компьютеры;

- оверхед-проектор «Горизонт»-250 Х.








14



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 02.11.2016
Раздел Другое
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров284
Номер материала ДБ-313499
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх