Файл: Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования новосибирский государственный технический универстиет кафедра Автоматики.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 49
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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 3
Интегратор 7
Выводы 11
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
Uвх(t), Iб(t), Iк(t), Uвых(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:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_86ba627ec87b4a6f.png)
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:
-
.
где
![](/images/files/186852/1171320_html_967f9dcf07d887c3.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_5ee8928c2aab19cf.gif)
-
,
где
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_68ab9df812879c92.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_d2c6d2ee99f6429a.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_518087922448a54a.gif)
-
,
где
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_355d4cd3f9c30a12.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_6054440e4f13d200.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_d14fb4ca308eedf7.gif)
Все условия работоспособности транзистора по предельно допустимым параметрам транзистора выполняются.
Определение условий работоспособности НТИ:
-
Ток базы, отпирания транзистора
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_a63df3739efa8a1f.gif)
-
Ток базы насыщения транзистора:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_9a48993e3bca57ba.gif)
-
Условие насыщения НТИ:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_48d72d607c1a68f.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_28d0e4f672a45f53.gif)
-
Коэффициент насыщения НТИ должен находиться в диапазоне 0…5
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_2a832627478ee092.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_1e06f78f8ec2fd63.gif)
-
Напряжение запирания транзистора в режиме глубокой отсечки (0,1…0,7 В)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_1cf838cf788db828.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_457f70aa6c9a7f46.gif)
‑ напряжение запирания транзистора в режиме глубокой отсечки находится в диапазоне (0,1…0,7 В).
-
Ток базы запирания транзистора:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_7c6bdb3b8b5e8561.gif)
-
Определение амплитуды выходного импульса напряжения на нагрузке
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_410b1b3830851329.gif)
Определение временных интервалов НТИ:
-
Предельная частота транзистора в схеме включения ОЭ
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_d0ffc778b35b1943.gif)
-
Постоянная времени транзистора в схеме включения ОЭ
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_96f52ace63b7db94.gif)
-
Длительность отрицательного фронта
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_97ec80c9fdf722f9.gif)
-
Время рассасывания избыточного заряда в базе транзистора
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_80fafba3ef4cdc6f.gif)
-
Длительность положительного фронта
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_f5625d76fe16f9b4.gif)
-
Время включения НТИ:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_c6928300f3e39c39.gif)
-
Время выключения НТИ:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_336f2409082c58c3.gif)
На рисунке 2 изображены временные диаграммы Uвх(t), Iб(t), Iк(t), Uвых(t).
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_cf57e91cc901f479.png)
Рисунок 2 ‑ Временные диаграммы Uвх(t), Iб(t), Iк(t), Uвых(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
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_c49ebc9d3f238966.png)
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.
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_73c856f405db976.gif)
где
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_42f19611aa3bd186.gif)
Так как Uвх на каждом временном интервале постоянно, то
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_1667c4fc197d7eea.gif)
Для каждого i-го интервала из таблицы
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_31ff5c215dc2456c.gif)
где
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_165e6d8a51a1d8c5.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_d4efb2a7dc90499b.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_ec2a7364c57f2d1e.gif)
В паузе до первого входного импульса, между входными импульсами и после последнего входного импульса
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_1ec0c53ad6cee979.gif)
.
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_c977943da9250009.gif)
Выходное напряжение за время паузы не изменяется.
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_def36ebf6c5fa72c.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_eb01d263e9094889.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_f378b4498051df7d.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_9c4e21d18962e4c8.gif)
На рисунке 4 изображены входной и выходной сигналы инвертирующего интегратора.
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_5b0e0d08375b0551.png)
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
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_f20ce98322768c3a.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_f8f60aac6d4d6350.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_7d9be4b13f6b5d70.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_e65abb20891ceabb.gif)
Параметры для выбора ОУ:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_e44da8175b75f211.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_8fa39bdd25a4b686.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_a9bd830c54d125fd.gif)
По данным параметрам был выбран ОУ К140УД8 с параметрами:
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_cdb39c1d121b59d8.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_9c2ae84a39fce06e.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/186852/1171320_html_8ecc5b7d7a6afb53.gif)
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