Контрольная работа по "Электронике"

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Сентября 2013 в 06:35, контрольная работа

Краткое описание

Задание №5 Разработать ждущий мультивибратор (одновибратор) прямоугольного импульса на базе ОУ и транзисторного каскада по исходным данным.
Длительность выходного импульса tи 10мС = 0,01С
Амплитуда выходного импульса Uвых 5В
Сопротивление нагрузки Rн 0.3Ком = 300Ом

Прикрепленные файлы: 1 файл

Контрольная по электронике.doc

— 359.50 Кб (Скачать документ)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ОТКРЫТЫЙ УНИВЕСРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по предмету:

 

Электроника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


МОСКВА2008г.

Задание №5

 

    Разработать ждущий мультивибратор (одновибратор) прямоугольного импульса на базе ОУ и транзисторного каскада по исходным данным.

Длительность выходного импульса  tи  10мС = 0,01С

Амплитуда выходного импульса           Uвых

Сопротивление нагрузки             Rн    0.3Ком = 300Ом

 

 

Введение

 

     Мультивибраторы  выпускают в виде монолитных  интегральных микросхем, выполняют на операционных усилителях, цифровых интегральных схемах, а также на дискретных компонентах; в последнем случае их активными элементами обычно являются транзисторы.

 

 

  1. Структурная схема

 

Разработаем электрическую  структурную схему исходя из условий задачи.

 

Uвых – Выходной импульс

Uзап -  Запускающий импульс

 

 

 

 

 

Рис.1 Схема электрическая структурная.

 

Структурная схема определяет основные крупные функциональные части  изделия, их назначение и взаимосвязи. Структурные схемы служат основанием для разработки других, в первую очередь функциональных схем; их также используют при эксплуатации для общего ознакомления с изделием.

Времязадающая RC цепь – обеспечивает необходимую длительность выходного импульса.

Операционный усилитель – генерирует импульс длительностью заданной времязадающей RC цепью, при наличии запускающего импульса.

Усилительный каскад – усиливает по току импульс сгенерированный  ОУ.

 

    2. Схема электрическая функциональная

 

На основе структурной  схемы разработаем электрическую функциональную схему.

 

 

 


 

Рис.2 Схема электрическая функциональная

 

Функциональная схема  разъясняет физические процессы, протекающие  в отдельных функциональных частях изделия или в изделии в  целом. Функциональные схемы выполняют до разработки принципиальных схем и служат основанием для их разработки. Функциональные схемы также используют для изучения принципа действия изделий, при их наладке, регулировке, контроле и ремонте.

Цепь положительной  обратной связи (ПОС) формирует напряжение положительной обратной связи. Соберем её на активном сопротивлении.

Усилитель соберем на полевых транзисторах с p-n переходом. В таком случае выходной сигнал на нагрузке будет повторять входной сигнал только усиленный по мощности и току. Параллельно транзистору подключим сопротивление для уменьшения входного сопротивления эмиттерного повторителя.

    При отсутствии запускающего импульса схема находится в устойчивом состоянии. При появлении запускающего импульса ОУ за счет положительной обратной связи переключается в неустойчивое состояние и находится в нем время, определяемое параметрами линии задержки. Затем ОУ вновь переходит в устойчивое состояние.

 

 

  1. Схема электрическая принципиальная

 

    На основе электрической функциональной схемы разрабатываем схему электрическую принципиальную, представленную в приложение 1.

    Принципиальная схема определяет полный состав электрических элементов изделия и связей между ними и, как правило, дает детальное представление о принципах работы изделия. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы, необходимые для осуществления и контроля  в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними и электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи.

    Приложением к принципиальной схеме является перечень элементов, в котором перечислены все элементы участвующие в работе и отображенные в схеме. Также указаны их номинальные значения. Перечень элементов представлен в приложении 2.

    Одновибратором  называется генератор импульсов прямоугольной формы с двумя состояниями, одно из которых неустойчивое, а другое – устойчивое.

    Исходное состояние  – устойчивое, в нем одновибратор  может находиться сколь угодно  долго, поэтому его называют  режимом ожидания, а  еще одновибратор называют и ждущим МВ (мультивибратором).

    В неустойчивом состояние одновибратор переходит при воздействии внешнего короткого запускающего импульса и находится в этом состоянии в течение длительности импульса tИ, определяющегося параметрами внешних навесных элементов (резисторов и конденсаторов), затем одновибратор вновь переходит в устойчивое состояние.

Основой принципиальной схемы служит конденсатор С, который параллельно подключен к диоду VD1, за счет чего и создается ждущий режим работы.

В исходном состоянии напряжение на выходе ОУ равно – UВЫХ, поэтому:

.

А напряжение UС равно падению напряжения на открытом диоде, т.е. UС приблизительно равно 0.

При подаче в момент времени t1 запускающего импульса «+» полярности, ОУ переводится в состояние с UВЫХ = UВЫХ+, в этом случае , а конденсатор С начинает заряжаться через резистор R. 

    Напряжение UС асимптотически стремится к величине UВЫХ+, но при малейшем повышении им напряжения UR1  схема переходит в устойчивое состояние с напряжением на выходе ОУ UВЫХ =  - UВЫХ-. Под воздействием этого напряжения конденсатор С разряжается до нуля в интервале времени [t2 , t3 ], называемым временем восстановления tВ в исходное состояние.

 

 

4. Определим тип транзистора для усилительного каскада


                                           Расчет тока протекающего через эмиттер


 


 

                                                       Расчет напряжения подаваемого  на коллектор


                                                      Расчет мощности рассеиваемой на коллекторе


 

 

    Рассчитаем входное и выходное сопротивление усилительного каскада

Выбираем транзистор ГТ308А имеющий следующие параметры (см. табл. 1.):

Таблица 1

Параметр

Обозначение

Значение

Максимально допустимый постоянный ток коллектора

Ik max, мА

0,05

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер

Uкэ, В

20

Допустимая рассеиваемая  мощность коллектора

Рк , Вт

0,15

Коэффициент передачи

h21, Ом

50…120

Коэффициент передачи

h11, Ом

500


 

Для каскада усиления обычно выбирают исходный режим, рекомендуемый  в справочнике


 


   

 

 

5. Операционный усилитель

    Свое название операционный усилитель (ОУ) получил вследствие того, что он может использоваться для выполнения различных математических операций над сигналами. В настоящее время операционным называется усилитель с большим коэффициентом усиления, который охватывают цепью обратной связи, определяющей основные качественные показатели и характер выполняемых усилителем операций.

 

 

    Условное обозначение ИМС ОУ приведено на рис.3.

Рис.3. УГО ИМС ОУ.

    ИМС ОУ имеет два входных вывода: инвертирующий, обозначенный на рисунке кружком, и неинвертирующий. Сигнал на выходе ОУ инвертирован по отношению к сигналу, поданному на инвертирующий вход, и не инвертирован по отношению к сигналу, поданному на неинвертирующий вход.

 

5.1. Параметры  операционного усилителя.

Выбираем операционный усилитель К544УД2:

Uвыхм= ± 10В

Uдиф= ± 10В

Iвыхм= 5мА

Rнагрм= 2000Ом

    Микросхема К544УД2 представляет собой операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием.

    Электрическая  схема ИС содержит входной  дифференциальный каскад на полевых  транзисторах с p-n переходом, промежуточный  дифференциальный каскад на p-n-p транзисторах, однотактные согласующие повторители и выходной двухтактный повторитель напряжения. Частотная коррекция осуществляется внутренним интегрирующим конденсатором и резистором. Внутренние элементы частотной коррекции обеспечивают стабильность в различных режимах обратной связи, в том числе при полной отрицательной обратной связи в повторителе напряжения.

 

Расчет линии обратной связи

R2=R3

R2+R3 ≈ 10Rн доп оу

R2 +R3 ≈ 20000 Ом

R2=R3 = 10000 Ом

 

Расчет времязадающей  цепи

 

tи= 1,1 R1C1

R1=0,1Rвх оу = 100000Ом

С1 = 0,01/ (1,1* 100000) =  9,09*10-8 Ф

 

Выбор пассивных элементов  из стандартных рядов.

R1 – по ряду Е-24 = 100 кОм

R2, R3 – по ряду Е-24 = 10 кОм

С1 – по ряду Е-24 = 91нФ

 

Рассчитаем коэффициент деления делителя.

 

a=(10000-R2+R3)/(R2+R3

a=(10000-10000+10000)/(20000) = 0.5

 

Рассчитаем длительность восстановления.

 

tвос = R1*C1*ln(1+a)

 

tвос = 100000* 0.000000091*ln(1+0,5)= 3,69*10-3

 

 

 

 

 

    6. Погрешность выходного импульса

 

    Рассчитаем основную и дополнительную погрешность длительности выходного импульса.

     Основная погрешность – это погрешность R и C элементов, находящихся в нормальных условиях эксплуатации. Она возникает из-за не идеальности собственных свойств элементов. Нормальные условия это - условия при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей.

Т = tи + tп = 2tи = 0,4R1C1


δ T = 0,4√ δ2R1 +  δ2C1, где

δR1 = 0,1  – класс точности резистора

δC1  = 0,2 – класс точности конденсатора

δ T = 0,4∙0,224 = 0,0896

Для конденсатора нормируют дополнительную погрешность на отклонение температуры  окружающего воздуха от нормальной.


δ T = 0,4√(ТКС∙Δtº)2 + (ТКС∙Δtº)2, где

ТКС = 10-5 – температурный коэффициент

Δtº - рабочий диапазон элемента R и C

δ T = 0,4√(10-5∙30)2 + (10-5∙20)2 = 0,4∙0,36∙10-3 = 0,14∙10-3 = 0,00014

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Браммер Ю.А. Импульсные и цифровые устройства: Учеб. Для сред. проф.учеб.заведений – М.: Высш. шк., 2006. – 351 с.:ил.
  2. Калашников В.И., Нефедов С.В., Путилин А.Б., Раннев Г.Г., Тарасенко А.П., Сурогина В.А. Информационно-измерительная техника и технологии – ФГУП.: Высш. шк., 2002.
  3. Цыкина А.В. Проектирование транзисторных уилителей:

   Учеб. пособ. для техникумов, М., – 1968

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Схема электрическая  принци

Схема электрическая прнцпиальная

 

 

Временные диаграммы 




Информация о работе Контрольная работа по "Электронике"