Файл: Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования новосибирский государственный технический универстиет кафедра Автоматики.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТИЕТ

Кафедра Автоматики

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Электроника»

Вариант: 164

Отметка о защите

Оглавление

Транзисторный инвертор

Постановка задачи: проверить выполнение условий работоспособности, рассчитать амплитуду выходного импульса, и временные интервалы насыщенного транзисторного инвертора (НТИ), изображённого на рисунке 1. Требуется описать работу НТИ по временным диаграммам
U_вх(t), I_б(t), I_к(t), U_вых(t), определить условия работоспособности транзистора по предельно-допустимым параметрам транзистора, определить условия работоспособности НТИ, рассчитать амплитуду выходного импульса и временные интервалы выходного импульса НТИ.

Решение:



Рисунок 1 ‑ Насыщенный транзисторный инвертор

Согласно 164 варианту исходные данные НТИ представлены в
таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные НТИ

В	В	В	кОм	кОм	кОм	МГц	В	мА	мВт		кОм	В
10	2,6	0,6	0,24	1,2	0,51	8	10	50	70	50	1	-3

---

Определение условий работоспособности транзистора по предельно-допустимым параметрам транзистора:

1. 
   .
   

где – напряжение питания.

, значит, условие выполнено.

2. 
   ,
   

где - максимальная мощность рассеивания на коллекторе транзистора в импульсном режиме. Она равна:



, значит, условие выполнено.

3. 
   ,
   

где – ток коллектора насыщения НТИ.



, значит, условие выполнено.

Все условия работоспособности транзистора по предельно допустимым параметрам транзистора выполняются.

Определение условий работоспособности НТИ:

1. 
   Ток базы, отпирания транзистора
   

2. 
   Ток базы насыщения транзистора:
   

3. 
   Условие насыщения НТИ:
   

, значит, условие насыщения выполнено

4. 
   Коэффициент насыщения НТИ должен находиться в диапазоне 0…5
   

‑ коэффициент насыщения НТИ находится в диапазоне 0…5.

5. 
   Напряжение запирания транзистора в режиме глубокой отсечки (0,1…0,7 В)
   

---

‑ напряжение запирания транзистора в режиме глубокой отсечки находится в диапазоне (0,1…0,7 В).

6. 
   Ток базы запирания транзистора:
   

7. 
   Определение амплитуды выходного импульса напряжения на нагрузке
   

Определение временных интервалов НТИ:

1. 
   Предельная частота транзистора в схеме включения ОЭ
   

2. 
   Постоянная времени транзистора в схеме включения ОЭ
   

3. 
   Длительность отрицательного фронта
   

4. 
   Время рассасывания избыточного заряда в базе транзистора
   

5. 
   Длительность положительного фронта
   

6. 
   Время включения НТИ:
   

7. 
   Время выключения НТИ:
   

На рисунке 2 изображены временные диаграммы U_вх(t), I_б(t), I_к(t), U_вых(t).



Рисунок 2 ‑ Временные диаграммы U_вх(t), I_б(t), I_к(t), U_вых(t)

Интегратор

Постановка задачи: На вход инвертирующего интегратора поступает последовательность из четырех прямоугольных импульсов различной полярности, амплитуды и длительности с паузами 1 мкс.

Требуется рассчитать форму выходного сигнала, изобразить форму входного и выходного сигналов, сформулировать требования к ОУ и выбрать тип ОУ из 140 серии. Схема инвертирующего интегратора изображена на рисунке 3.

Решение

---

Рисунок 3 ‑ Схема инвертирующего интегратора

В таблице 2 представлены исходные данные интегратора.

Таблица 2 – Исходные данные интегратор

№ вар	U1	U2	U3	U4	t1	t2	t3	t4	C	R
	В	В	В	В	мкс	мкс	мкс	мкс	нФ	кОм
164	-10	2	-4	7	3,5	4	2	5	1,8	10

Выходной сигнал рассчитывается по известной формуле функционирования инвертирующего интегратора. В исходном состоянии емкость разряжена, утечки в ней отсутствуют, т.е. начальные условия – нулевые. Операционный усилитель идеальный.



где – постоянная времени интегратора.

Так как U_вх на каждом временном интервале постоянно, то



Для каждого i-го интервала из таблицы

,

где – постоянное входное напряжение на i-том временном интервале; ‑ уровень выходного напряжения в конце предыдущего временного интервала; ‑ уровень выходного напряжения в конце i-го временного интервала.

В паузе до первого входного импульса, между входными импульсами и после последнего входного импульса

---

.

– время паузы.

Выходное напряжение за время паузы не изменяется.









На рисунке 4 изображены входной и выходной сигналы инвертирующего интегратора.



Рисунок 4 – Входной (красный) и выходной (синий) сигналы инвертирующего интегратора.

ОУ выбирается из 140 серии по максимальным входному и выходному напряжениям и максимальной скорости нарастания выходного напряжения

;

;



;

Параметры для выбора ОУ: , , .

По данным параметрам был выбран ОУ К140УД8 с параметрами:

, , _.

Выводы

В задаче на транзисторный инвертор были проверены выполнение условий работоспособности, рассчитана амплитуда выходного импульса, и временные интервалы насыщенного транзисторного инвертора (НТИ), определены условия работоспособности транзистора по предельно-допустимым параметрам транзистора, определены условия работоспособности НТИ. Были построены временные диаграммы входного и выходного напряжения, тока базы и коллектора.

В задаче на инвертирующий интегратор были посчитаны напряжения выходного сигнала, изображены формы входного и выходного сигналов, сформулированы требования к ОУ и выбран тип ОУ по максимальным входному и выходному напряжениям и максимальной скорости нарастания выходного напряжения

---