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
6.050702 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
Содержание
1. Расчет
маломощного выпрямителя с емкостной нагрузкой
. Расчет
усилительного каскада на биполярном транзисторе
. Синтез
цифровой схемы
. Расчет
параметрического стабилизатора напряжения
Литература
1. Расчет маломощного выпрямителя с емкостной нагрузкой
Исходные данные для расчета:d = 100B; Rd = 300Ом; Uc
= 220В; fc = 50 Hz
Схема выпрямителя приведена на рис 1.1
Рис. 1.1 Схема маломощного однополупериодного выпрямителя
. Определение параметров нагрузки:
а) ток нагрузки:
б)
мощность нагрузки:
.
Определение основных параметров вентиля:
а)
ток вентиля:
б)
обратное напряжение на вентиле (предварительно)
.
Выбор диода по найденным величинам со следующими параметрами:
Предельно
допустимый прямой ток 
Предварительно допустимое обратное напряжение 
. Прямое падение напряжения при номинальном прямом
токе 
.
.
Определение активного сопротивления трансформатора, приведенное, к вторичной
обмотке
, где 
определяется по графику 1.2
Рис.1.2. График для определения коэффициента ν
.
Определение сопротивления вентиля в прямом включении:
.
Определение сопротивления фазы выпрямителя:
.
Вычисление вспомогательного расчетного параметра А:
.
Пользуясь расчетными таблицами графиками, определяем расчетные коэффициенты B,
D, H, F.= 0.994; D = 2.88; F = 6.569;H = 35
Рис.
1.3 График для определения вспомогательных коэффициентов B, D, F, H
.
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.
Исходными
данными для расчета усилительного каскада являются напряжение источника питания
Ek, параметры рабочей точки транзистора: току покоя I0k и напряжение
покоя U0кэ; сопротивление нагрузки Rн; минимальная частота
усиливаемого сигнала f0.
Рис.
2.1 Расчетная схема каскада
Исходные
данные: Ек = 14В, I0k = 10мА, U0кэ = 7В, Rн = 600 Ом, f0
= 400 Гц.
Расчет
.
Выбор транзистора с учетом того, что:
,
где
= I0k* U0кэ = 7В,
Выбран
транзистор КТ325А с параметрами:
. 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
I0б ≈ 0,08 мА;
б) определяют постоянную составляющую тока эмиттера:
0э = I0k + I0б
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. U0бэ ≈ 0,6В.
е)
задаемся величиной сквозного тока делителя Iд, протекающего через
последовательно включенные резисторы R1 и R2. Принимаем Iд = 20*I0б
. Iд = 20*0,08 = 1,6мА.
ж)
определяем R2:
принимаем
R2 = 2.1кОм;
з)
определяем R1:
принимаем
R1 = 6.3kОм.
.
Определение коэффициента нестабильности каскада:
а)
определяем величину Rд:
.
б)
определяем коэффициент усиления транзистора:
в)
определяем коэффициент нестабильности:
.
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, rвх
.
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 rвых транзистора и сопротивления в цепи
коллектора Rвых = rвых /Rk.
Ввиду
того, что обычно rвых >> Rk, можно считать Rвых =
Rk = 420 Ом.
.
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.
.
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:
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)
.
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:
|
X3
|
X2
|
X1
|
X0
|
F
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
Карта Вейче для данной функции будет иметь вид:
|
0
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
0
|
1
|
1
|
1
|
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
|
Uст, В
|
kСТ
|
Iн, мА
|
|
120
|
1,6
|
25
|
Таблица 4.2 Параметры стабилитрона
|
Тип стабилитрона
|
Uст, В
|
Iстмин, мА
|
Iстмакс, мА
|
rст, Ом
|
α
|
|
КС620А
|
108-132
|
5
|
42
|
150
|
0,2
|
5
|
Определим сопротивление R1:
где
тогда
выбираем
R2=4.7k.
Мощность
рассеивания на R2 равна
Исходя
из этого,
выбираем
100Ом. Мощность, которая рессеивается на этом резисторе, равна
Исходя
из полученных данных, выбираем резистор МЛТ-0,5-100Ом [6].
Вычисляем
необходимое значение напряжения на входе стабилизатора при номинальном токе
стабилитрона:
Определим
КПД стабилизатора:
выпрямитель
транзистор цифровая схема стабилизатор
Литература
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.
. Лавриненко
В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. 10-е изд., перераб. и доп. -К.:
Техніка, 1984. -424 с., ил.
. Шило
В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. -М.: Радио и связь, 1987.-352
с.: ил. (МРБ)
. Карлащук
В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее
применение. -М.:Солон-Р, 2000. -512, ил.
. 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.
. Усатенко
С.Т. и др. Графическое изображение электрорадиосхем: Справочник/ С.Т.Усатенко,
Т.К.Каченюк, М.В.Терехова. -К.:Технiка, 1986. -120 с., ил.
. М.
Херхагер, Х. Партолль. Mathcad 2000: полное руководство: Пер. с нем. - К.:
Издательская группа BHV, 2000. -416 с.
. 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.