ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
.pdf
фильтров,носзамеодизнореактивныхгойсопротивленийнел |
|
|
|
инейным |
|||
элементом – транзистором.Сцельюуменьшениягабаритовфильтрацелес |
|
|
|
|
о- |
||
образноиспользоват |
ьнелинейныйэлементвкачестведросс. |
ля |
|
|
|
||
Принципдействия |
|
|
|
|
|
|
|
Схемаэлектронного |
сглажфильтравающего |
приведенарис |
унке 51. |
||||
Нагрузкавключенацепьколлектора.Рольиндуктивности |
|
|
выполняеттра |
н- |
|||
зистколлектора,ток которогопрактическинезависитотна |
|
|
|
|
пряженияна |
|
|
коллектореиопределяется,восно |
|
|
вном,токомэмиттера. |
|
|
|
|
D1 |
|
R2 |
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1N3611GP |
|
100Ohm_1% |
|
2N3702 |
|
|
|
|
|
C3 |
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
|
1.0uF |
|
|
|
10.0kOhm_1% |
|
10 V |
C1 |
|
R3 |
C2 |
|
|
|
50 Hz |
|
|
100Ohm_1% |
|
|
||
0Deg |
1uF-POL |
|
|
|
1uF-POL |
|
|
Рис. 51.Электронныйсглаживающийфильтр
Принципдей |
|
ствфиосльянтаом,рачтовандляпеременнойс |
о- |
|
ставляющейпульсирующеготокатр н |
|
зисторпредставлясравнитетльно |
|
|
большоесопрот |
ивление,адляп |
остоянноготокаегопротивлениенамного |
|
|
меньше.ЦепR1,Собеспечиваетчкапосттокаэмитянсприкравоера |
|
т- |
||
ковреизментоканагрузкиенияхныхдолжнаиметьбольшуюпостоя |
|
н- |
||
нуювремени.Сопро |
|
тивлением R2устанавливаетсярежимтранзис |
торапо |
|
посто. куянному |
|
|
|
|
Приподдержаниипосттокаэмиттераянным,любоеизменениепр |
|
я- |
||
женнавходеивыяс приведетодеемылишькперемещениюрабточей |
|
ч- |
||
кина характер,невызываяприэтомстиенениятокаколлектора. |
|
|
||
Такимобразом,приналичии |
|
входефильтрапульсирующегон пр |
я- |
|
жениянапряжениеегов |
|
ыходебудетпрактическипостоянным. |
|
|
Применение |
|
|
|
|
|
||
|
Приметранфзениецелесообразнольтстопризначительныхов |
|
|
||||
токахн |
агрузкималом |
значениивыпрямленногонапряжения. |
|
|
|||
Недостатки |
|
|
|
|
|
||
• температурнаязависимрежимаработы; сть |
|
|
|
|
|||
• необхзащитыоперегрдимпооинапряжениюстькузок. |
|
|
|
|
|||
Выборэлементов |
|
|
|
|
|
||
|
Транзисторвыбираетсятак,чтобытокнагрузкифильтрабылменее, |
|
|
||||
чемвразаменьше2 |
максимальногодопустимоготокаколлектора. |
|
|
||||
|
Наибольшнапряжение |
|
междукол |
лекторэмиттероми , торое |
|
||
можетвозни |
кнутьвмоментвключениявыпрямите |
|
|
ля,недолжнопревышать |
|
||
максимдопустимогонапряженияльноколлекторе. |
|
|
|
|
|
||
|
Мощрассеянтраостьтакжениязисторенедолжнапревышатьм |
|
|
|
к- |
||
симальнод |
опустимой. |
|
|
|
|
|
|
|
СопротивлениерезистораR |
2 выбираетсяпределах80Ом,...R100 |
3 |
||||
— порядкадесяткОм.Е конденсаторакостьв |
|
|
|
: |
|
||
|
|
|
C3 > |
1 |
|
|
(16) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2mFc R1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
3.12.7. Заднлабораторнуюниеработу
1. Исслеиндуктивноовать |
-емкостный( |
LC)фильтр |
1.1.Собрать схемурис( |
. 48). Выпрямительныйдиодспользоватьиз/р |
|
№1Ампл. ичастотаисточниканапряжеуданомисопротинияал |
в- |
|
лениянагруукавтаблицезкианы. |
|
|
1.2.Номиналыиндуктивности |
L1иемкостиС1выбратьисходяусловийз |
|
(12)и( 13). |
|
|
|
102 |
|
|
1.3.Наблюдатьнаэкранеосциллографасигналывыход |
|
|
|
ефильтра. |
|
|
1.4.Определитьпоосциллограм литудульсацийнвыходефильтра |
|
|
|
||
|
(поокончанииперехпрвустановцессовдныхреж!).ившемсяме |
|
|
|
||
|
Приизмерениях |
спользоватьорганыуправленияосциллографом |
|
|||
|
(AC/DC, Scale, Y position)дляк |
аналовАиВ. |
|
|||
|
1.5.Рассчитать эксперименталькоэффсглажисрацвнанияыйить |
|
||||
|
егосзада |
нным. |
|
|
|
|
|
1.6.Вставиотчедокумент( ь |
|
Word)копииэкрановосциллографам |
о- |
||
|
ментизмер |
енияпульсацийнавыходефильтра,расчетыноминалов |
L1 |
|||
|
и C1,расчетэкспер |
иментальногокоэффициентасглаживания. |
|
|||
2. |
Исследовать реостатно-емкостный( |
RC)фильтр |
|
|||
|
2.1.Собсхемур(исать |
|
унок 49). |
|
|
|
|
2.2.Номиналырезистора |
R2 иемкостиС1выбратьисходяусловияз( |
14). |
|||
|
2.3.Наблюдатьнаэкранеосциллографасигналывыходефильтра. |
|
|
|
||
|
2.4.Определитьпоосциллографуамплитили(размах) дль |
|
|
|
сацийна |
|
|
выходефильтрапо(окончанииперехпрвустановицессовдных |
|
|
в- |
||
|
шемсярежиме!). |
|
|
|
|
|
|
2.5.Рассчитатьэксперименталькоэффсглажисрацвнанияыйить |
|
|
|
||
|
егосзада |
нным. |
|
|
|
|
|
2.6.Вставиотчедокумент( ь |
|
Word)копииэкрановосциллографам |
о- |
||
|
ментизмер |
енияпульсаций |
навыходефильтра,расчетыноминалов |
R2 |
||
|
и C1,расчетэкспер |
иментальногокоэффициентасглаживания. |
|
|||
3. |
ИсследоватьП |
-образный LC-фильтр |
|
|||
|
3.1.Собрать схемурис( |
унок 50). |
|
|
||
|
3.2.Номиналыиндуктивности |
|
L1иемкосС1взяизрасчетовиьп. 1.2. |
|
||
|
Номинале |
мкосС2взятьтакойи |
|
же,какуС1. |
|
|
3.3.Наблюдатьнаэкранеосциллографасигналывыходефильтра. 3.4.Определитьпоосциллографуамплитили(размах) дльсацийна
103
выходефильтра. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.5.Вставиотчедокумент( ь |
|
|
Word)копииэкрановосциллографам |
|
|
о- |
||||
ментизмеренияпульсацийнавыходефи |
|
|
|
льтра,расчетэкспериме |
|
н- |
||||
тальнокоэффициентасглаживания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4. Исследовэлектронныйсглафильтртьживающий |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4.1.Собрать схемурис( |
унок 51). |
|
|
|
|
|
|
|||
4.2.НоминалыемкостейС1С2взятьизп. Номиналы3.2резисторов. |
|
|
|
|
|
|
R2 |
|||
и R3,емк остиС3выбратьисходяизусловий( |
|
|
|
16)Транзисто. |
р2 N3702. |
|||||
4.3.Наблюдатьнаэкранеосциллографасигналывыходефильтра. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4.4.Определитьпоосциллографуамплитили(размах) дльсацийна |
|
|
|
|
|
|
|
|||
выходефильтра. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5.Рассчитатьэксперименталькоэффицсглаживания. ыйт |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4.6.Вставиотчедокумент( ь |
|
|
Word)копииэкрановосци |
|
ллографавм |
о- |
||||
ментизмеренияпульсацийнавыходефильтрарасчетэкспериме |
|
|
|
|
|
|
н- |
|||
тальнокоэффициентасглаживания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 4 |
||
|
Заднлабораторнуюниеработу |
|
|
№4 |
|
|
|
|||
№варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Амплитуда,В |
10 |
10 |
20 |
20 |
10 |
10 |
5 |
5 |
20 |
20 |
Частота,Гц |
50 |
50 |
50 |
50 |
100 |
100 |
100 |
100 |
200 |
200 |
Rн,кОм |
10 |
10 |
27 |
5,1 |
5,1 |
7,5 |
1,0 |
5,1 |
5,1 |
5,1 |
Ксгл |
100 |
10 |
50 |
25 |
200 |
50 |
20 |
100 |
200 |
100 |
Uдоп |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
1,0 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
№варианта |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Амплитуда,В |
5 |
5 |
10 |
10 |
5 |
5 |
10 |
10 |
5 |
5 |
Частота,Гц |
200 |
200 |
400 |
400 |
400 |
400 |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
Rн,кОм |
15 |
12 |
15 |
6,8 |
1,5 |
1,5 |
6,8 |
1,5 |
1,5 |
1,0 |
Ксгл |
100 |
10 |
50 |
25 |
200 |
50 |
20 |
100 |
200 |
100 |
Uдоп |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
1,0 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
104
|
|
3.12.8. Контрольныевопросы |
1. |
Назначениесглаживающихфильтров. |
|
2. |
Коэффициентыпульсац |
ийсглаживания. |
3.Определениеэксперименталькоэффициепульсаций. ногота
4.Определениеэксперименталькоэффициесглаживания. огота
5.Емкостнойииндуктивнфильтр. ый
6. |
Г-образныйиндуктивно |
-емкостный( |
LC)фильтр.Егонедостаткиприм |
е- |
|
нение. |
|
|
|
7. |
Г-образныйеостатн |
о-емкостныйфильтр.Егонедостаткиприменение. |
|
|
8.П-образный LC фильтр.
9.Электронныесглаживающиефильтры.
105
3.Лабораторная13. работа№5.
Исследбиптранзисторовлярныхва ие
3.Схемы13включения.1.биполярныхтранзисторов
Различаюттрисхемывключениябиполярныхтранзисторов
(рис . 52):
•собщейбазойОБ()
•собщэмиОЭ(ттером)
•собщимколлекторомОК().
ОБ |
ОЭ |
ОК |
Рис. 52.Основные хемывключениятранзисторов
3.Характетранзисторовки13.2.биполярных |
|
|
НапрактикечащевсегоиспользуютсядвасемействаВАХтранзист |
о- |
|
ров - входныеивыходные. |
|
|
Входныехарактеристопределяютзависвходногоитокакимостьбазы( |
|
|
илиэмиттера,взависим |
осспособативключениятр )нзистораотвходного |
|
напряженпрфияксированныхзначевыходногоапряжиях |
ения. |
|
Выходныехарактопределяютзависриствыхикимостькадного |
|
|
выходногонапряженияприф кс |
|
ированныхзначенияхвходноготокабазы( |
илиэмит тера,взависимотспосвключенияотрстиба)нзистора. |
|
|
106
Входныеивы арактодныетранзисторовиспористикидльзуются
расчетацепейсмещенистабилизациирежима,расчетая конечныхсосто |
я- |
нийключсхемр( отсечкижимавых,насыщения).
Входныехарактеристи ки
Входныехарактимвид,еаналогичныйристикиютхарактеристикам
диодов:токэ споненцивозрастувеличевходальетнапряжогоием |
|
|
|
|
е- |
||
ния. |
Припо |
вышеипонитемпературыжениивходныехарактеристики |
|
|
|
||
смещаютсявсторонуменьшихбольшихвходныхнапряжени |
|
|
йсоотве |
|
т- |
||
ственно. |
|
|
|
|
|
|
|
Выходныехарактеристики |
|
|
|
|
|
||
|
Особенностьювыхарактеродныхтранз,включенногоистпоикора |
|
|
|
|
||
схемеОБ,являетсяслабазависимостьтокаколлектораотнапряжения |
|
|
|
|
|
||
коллектор-база U кб .Прибольшихнапряжениях |
U кб происходитпробойко |
|
л- |
||||
лекторногоперехода.Приувеличениитемпервыхаодныеракттурырист |
|
|
|
|
и- |
||
кисмещаютсявсторонуболь |
|
шихтоковиз |
-заувеличенияобра |
тноготока |
I ко . |
||
Утранзистора,включпосхОЭе,токменногоколлектораб лее |
|
|
сильноз |
а- |
|||
виситонапряжколлекторния |
-эмиттер.Резкоевозрастаниетокаколлектора |
|
|
|
|||
начинаетсяприменьшколлекторномнапряжении,чемдлявключения |
|
|
|
|
|||
транзистпосхемеОБ.Приповышенииратемперхаодныеракттуры |
|
|
|
|
е- |
||
ристикизначительносмещаютсявстор |
|
онубольшихтоков, наклонсильно |
|
|
|
||
увеличивается. |
|
|
|
|
|
||
3.Исследование13.3ВАХбиполярных. транзисторов
СхемадляисследованияВАХтранзистораp |
-n-pтипавсхемеОБп |
|
о- |
||
казнрисана |
. 53. |
|
|
|
|
СемействовходныхВАХ |
|
Ie = f (Ueb ) снимаетсяприф ксирова |
нныхзн |
а- |
|
чениях U kb путемизмене |
ниятока |
Ie иизмерения U eb . |
|
|
|
107
СемействовыходныхВАХ |
I k = f (U kb ) снимаетсяприф к |
сированных |
значениях Ie ,путемизменениянапр |
яжения U kb иизмерения |
I k . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q1 |
|
|
+ |
|
- |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.987 |
A |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 A |
- |
1.053 |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
5.000 |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 V |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 53.СхемадляисследованияВАХбиполярноготранзистсхема( ОБ) ра
3.13.4.Коэффициентапередачипотоку
Модулькоэффициентапередачипотоку |
|
H21э |
|
= Ik / Ib и |
|
H21б |
|
= Ik / Ie рас- |
|
|
|
|
|||||
считывпокампеетсязаниям |
рметров. |
|||||||
3.13.5.Заднлабораторнуюниеработу
1Спомощью. |
схемырис( |
унок 53)получить |
семействовходныххарактер |
и- |
стикранзпрзначенияхстора |
|
U kb от0,5до10Висемействовыходных |
а- |
|
рактеристикпри |
Ie от1,5до10мА.Длятранзисторовn |
-p-nтипазменить |
||
полярноисточниковтокаьнапряжения. |
|
|
|
|
2Сохрани. измерензначевтаблицеьныеия |
|
Excel.Постхарактеристоиь |
и- |
|
ки. |
|
|
|
|
3Проверить. справедливостьутверждения,что |
|
при U kb =3Ввлияниеэт... 5 |
о- |
|
гонапряжевходнуюия |
|
арактеристикуничтожномало. |
|
|
4Изменить. схемувключениятра схемузистораобщэм ттером |
|
|
|
|
получитьсемействовыхарактеристикодныхпри |
|
Iб от100до500 |
мкА |
|
3Рассчитать. модулькоэффициентапе |
редачитокадлядвухсхемисравнить |
|
||
получензначе. ныеия |
|
|
|
|
108
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 5 |
||
|
|
Заднлабораторнуюниеработу |
|
|
№5 |
|
|
|
||
№варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Транзистор |
2N3702 |
2N3703 |
2N4061 |
2N4062 |
2N2712 |
2N2714 |
2N2923 |
2N2924 |
2N5086 |
2N5087 |
№варианта |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Транзистор |
PN2906 |
PN2907 |
PN3638 |
PN3640 |
2N3711 |
2N3859 |
2N3860 |
2N3903 |
PN4121 |
PN4122 |
3.13.6. Контрольныевопросы
1.Устиработаойсбиполярногоранзиство. ра
2.Схемывключениябиполярныхтранзисторов.
3. |
Основныехара |
ктеристикипараметрыбиполярныхтранзисторов. |
|
4. |
Малосигнальныепараметрытранзистпараметрыдляб сильшихров |
г- |
|
налов. |
|
|
|
5. |
Параметрыпредельныхрежбиполярныхмовтранзисторов. |
|
|
109
3.Лабораторная14. работа№6.
Исследованиет ранзисторных усилительныхсхем
3.14Базовые.1.усилительныекаскады
Основнпостроениясхемусилы наб телейполярныхтранзисторах определяютвозможнымисяпособамиихвключения:ОБ,ОЭОК.Базовые схемыусилителейсовспомогательным иэлемепокнатамизаны рис. 54.
Рис. 54.Базовые усилительныека ОБкады,(б),ОЭв()ОКг)(
Здесь:
•Ucc – напряжениепитания;
• U i – входноенапряже |
ние; |
•U o – выходноенапряжение;
•U s – напряжеисточсмещ;ниекания
•Rk – сопркотивлениеллекторнойнагрузки;
•C – разделитконд; енсаторльный
•Cb – блокировочныйконденсатор;
•Re – эмиттерноесопротивление;
110