5607
Устройства формирования и обработки сигналов
Книга
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Предисловие Современная радиоэлектронная аппаратура и радиотехнические системы относятся к классу сложных электронных систем, для обслуживания которой требуются высококвалифицированные специалисты. Дисциплина Устройство, формирование и обрабо...
Русский
2012-12-15
323 KB
23 чел.
Предисловие
Современная радиоэлектронная аппаратура и радиотехнические системы относятся к классу сложных электронных систем, для обслуживания которой требуются высококвалифицированные специалисты. Дисциплина «Устройство, формирование и обработка сигналов» должна обеспечивать базовую подготовку студентов, необходимую для успешного изучения специальных дисциплин и последующего решения производственных, проектных и исследовательских задач.
Целью курса УФ и ОС является изучение основных методов формирования и обработки аналоговых радиосигналов, принципов цифровой обработки сигналов и фильтрации.
Для решения задачи, студент выбирает табличные значения соответствующие его варианту. Номер варианта выбирается по журналу учебной группы и соответствует номеру под которым записана фамилия студента.
Студент для прохождения итогового контроля по дисциплине УФ и ОС и предъявляет (сдает) преподавателю тетрадь, где имеются все решенные задачи соответствующие своему варианту.
1.ТРИГГЕРНЫЕ И ГЕНЕРАТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Задача №1.1 Мультивибратор
Рассчитать автоколебательный мультивибратор со следующими параметрами Uп напряжение питания; Т- период; tи время импульса, которые выбираются по табличным данным.
Таблица 1.1.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
Uп,В |
-9 |
-15 |
-10 |
-14 |
-11 |
-13 |
-12 |
-9 |
-13 |
-12 |
-11 |
-15 |
Т, с |
510-4 |
610-4 |
710-4 |
810-4 |
910-4 |
810-4 |
610-4 |
910-4 |
710-4 |
410-4 |
510-4 |
610-4 |
tи, с |
210-4 |
310-4 |
410-4 |
510-4 |
610-4 |
710-4 |
810-4 |
910-4 |
310-4 |
210-4 |
510-4 |
610-4 |
С 1 по 12 вариант выбирают транзисторы VT1 и VT2 - n-р-n типа, а с 13 по 24 вариант транзисторы VT1 и VT2 - p-n-p типа схему исправить самостоятельно.
Rк1 Rб2 Rб1 Rк2
С1 С2 Uп
Uвх1 Uвх2
Uбэ1 Uбэ2
+
Рис. 1.1. Схема симметричного мультивибратора
Пример решения задачи
1. Транзисторы выбираются из условий: Uкэ> Uп=12В; Uбэ > Uп=12В; fв>1/Т=1кГц. Этим условиям удовлетворяет p-n-p транзистор типа КТ203Б, для которого: Uкэ max доп=30В; Uбэ обр=15В; fв=55кГц; Iкmax=10мА; 21э=30…90
2. Так как нагрузки мультивибратора не заданы, сопротивление резистора Rк определяется из условия Iк max= 0,7 Iк max доп. Определим значения Rк1 и Rк2: Ik max =0,7 Ik maxдоп;
; Rк1 = Rк2=;
3. Сопротивление Rб найдем из условия обеспечения коэффициента насыщения g=1,5 коэффициент насыщения; соответственно найдем сопротивления Rб1 и Rб2; Rб= Rк h21Эmin/g; Rб1 = Rб2
4. Определим емкости конденсаторов С1 и С2 из условия получения заданных длительностей импульса и паузы выходного напряжения. Согласно выражению tи= t2 t0=0,7 Rб2 С1 найдем и С2=
5. Согласно выражению t1 t0= Rк1С1 Ln102,3 Rк1С1, длительности фронтов выходного напряжения равны:
tф1≈=51,7510-6с; tф2≈ =11410-6с;
Задача №1.2
Рассчитать одновибратор, обеспечивающий получение на выходе импульс длительностью tи, Uп напряжение питания; Uсм напряжение смещения; tф время форсирующего заряда, которые выбираются по табличным данным.
Таблица 2.1.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
Uп,В |
-9 |
-15 |
-10 |
-14 |
-11 |
-13 |
-12 |
-9 |
-13 |
-12 |
-11 |
-15 |
Uсм,В |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
-2 |
-4 |
-1 |
-3 |
-5 |
-2 |
-3 |
tф, с |
510-6 |
610-6 |
910-6 |
510-6 |
610-6 |
710-6 |
810-6 |
910-6 |
510-6 |
810-6 |
510-6 |
610-6 |
tи, с |
210-3 |
310-3 |
410-3 |
510-3 |
610-3 |
710-3 |
810-3 |
910-3 |
310-3 |
210-3 |
510-3 |
610-3 |
Rк1 Rб1 Rк2
С1
С2 Uп
Rб2
uвых1 VT1 VT2
uвых2
uбэ1 uбэ2
uвх Rсм +
Rвх
Рис. 2.1. Схема ждущего мультивибратора
С 1 по 12 вариант выбирают транзисторы VT1 и VT2 - n-р-n типа КТ203Б, а с 13 по 24 вариант транзисторы VT1 и VT2 - p-n-p типа КТ203Б схему исправить самостоятельно. Rк1 = Rк2=1,5Ом; Rб1=30кОм; Iко=110-6А (тип транзистора выбирается по справочнику)
Пример решения задачи
1. Для транзистора КТ203Б, найдем Ik0=110-6А; следовательно RсмUсм/Ik0=1/10-6=106Ом переведем Rсм в кОм и получим Rсм =100кОм.
2. Базовый резистор Rб2 выбирается из условия насыщения транзистора VT2: Rк1 + Rб2=30 кОм = Rк2 h21эmin/g=30кОм.
где g=1,5 коэффициент насыщения; тогда Rб2=30-1,5=28,5 кОм.
3. Емкость времязадающего конденсатора С2 равна: tи= 0,7 Rб1 С2
отсюда: , следовательно С2 =47нФ.
4. Ёмкость форсирующего конденсатора С1 равна:
=0,310-9Ф, где tф≈;
следовательно С1=300пФ.
5. Время восстановления одновибратора tвос≈ 4 Rк2С2=0,2810-3с.
Таким образом время восстановления составляет 28% от длительности выходного импульса устройства.
Задача №1.3 Генератор на операционном усилителе
Рассчитать генератор треугольного напряжения, со следующими параметрами Um+ напряжение питания; fг частота генератора; Um- напряжение питания; которые выбираются по табличным данным.
Таблица 3.1.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
Um+,В |
1 2 |
1,5 3 |
2 3,5 |
3 4 |
5 4,5 |
6 5 |
7 5,5 |
7,5 6,5 |
8 8,5 |
9 9,5 |
10 10,5 |
11 11,5 |
fг,кГц |
5 10 |
15 20 |
5 10 |
15 20 |
5 10 |
15 20 |
5 10 |
15 20 |
5 10 |
15 20 |
5 10 |
15 20 |
Um-,В |
0,5 1,5 |
1 2,5 |
1,5 3 |
2,5 3,5 |
4,5 4 |
5,5 4,5 |
6,5 5 |
7 6 |
7,5 8 |
8,5 9 |
9,5 10 |
10,5 11 |
Так как амплитуды выходного напряжения зависят от его полярности, для этого воспользуемся схемой генератора. Для построения схемы необходимо выбрать операционный усилитель (ОУ), у которого uвых≥max{Um+ ;Um-}.
Rоос
R``пос1 VD
Uвых2 Соос
R`пос1 Uвых1
Rпос2
Рис. 3.1. Схема генератора на ОУ с переменными коэффициентами передачи цепи ПОС
Пример решения задачи
1. Для построения схемы необходимо выбрать операционный усилитель (ОУ), у которого uвых≥max{Um+ ;Um-}. Выберем ОУ типа К574Д1, для которого uвых max =±10В; RHmax =2КОм
2. Элементы цепи ПОС выбрать из заданных амплитуд выходного напряжения max для ОУ нагрузки. R`пос1+ R`пос2 = RHmax
откуда
переводим в Rпос2=430 Ом
В качестве диода используем диод Д220А, для которого Uд=0,8В
Rпос1= RHmax - Rпос2=1,57 кОм Rпос1=1,6 кОм
Уточненное значение Um+ равно Um+ =
Уточненное значение Um- равно Um- =
3. Так как коэффициент передачи цепи ПОС для различных полярностей выходного напряжения неодинаков, то для периода выходного напряжения генератора из решения
Uc =Uc cв + Uc вых= Ucо ехр(-t/τ3) + Uвых m[1 - exp(-t/τ3)]
Можно записать в виде:
Uc= Uc +Ucвых= Ucoexp(-t/3)+ Ucвых m[1-- exp(-t/τ3)]
Тогда постоянная времени цепи ООС
Допустим СООС= 0,1 мкФ, тогда RООС= 2,94 кОм
Контрольные вопросы
2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ
Задача №2.1 Неинвертирующий усилитель
Используя ОУ тип которого выбирается самостоятельно по справочнику, спроектировать неинвертирующий усилитель с коэффициентом передачи, входным сопротивлением, и собственное входное сопротивление ОУ Rвход.
Таблица 2.1.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
КU0 оос |
500 600 |
700 800 |
900 1000 |
1250 1500 |
1750 2000 |
2250 2500 |
525 625 |
725 825 |
925 1025 |
1300 1400 |
1600 1700 |
3000 3250 |
КU0 |
2 15 |
3 100 |
4 200 |
10 100 |
15 300 |
115 150 |
70 700 |
75 125 |
150 800 |
25 105 |
55 1000 |
80 95 |
Rвх ОУ Ом |
3000 3250 |
3500 3750 |
4000 4250 |
4500 4750 |
5000 5250 |
5500 5750 |
6000 6250 |
6500 6750 |
7000 7250 |
7500 7750 |
8000 8500 |
9000 9250 |
ZОС
DA
uвхН Z1 uвых
Рис.4.1.Схема неинвертирующего усилителя.
Пример решения задачи
Выберем ОУ типа К140УД5Б, у которого коэффициент передачи 100 и входным сопротивлением 1 кОм. Собственное входное сопротивление ОУ Rвход= 3 кОм.
1+КU0boc; тогда Rвх ООС=325=75кОм
3. Определим требуемое сопротивление резистора RОС
1+КU0boc; откуда, принимаем R1 =Rдоп, найдем:
Используя приближенное выражение КU оoc = для
RОС получим RОС = R1 (КU ООС 1)=1(100-1)=99кОм
Сравнивая результаты вычисления, можно сказать, что дал погрешность приблизительно 4%, что вполне допустимо. Очевидно, что при увеличении приближенному КU0 эта погрешность будет уменьшаться.
Задача № 2.2. Инвертирующий усилитель
iвх ZОС
Z1 iОУ DA
iвх
uвх uвхОУ uвых
Рис.5.1.Схема инвертирующего усилителя.
Пример решения задачи
Для этого по первому закону Кирхгофа запишем уравнения относительно токов инвертирующего входа операционного усилителя Iвх=IОС + IОУ или . Учитывая, что Uвых=-UвхОУКU0, найдем точное выражение для коэффициента передачи инвертирующего усилителя
Полное входное сопротивление усилителя
Решим уравнение, полученное для КU OOC относительно R1:
Подставив найденное значение R1 в уравнение для Rвх и решив его относительно RОС, получим
Используя полученные выражения, найдем RОС и R1
Rвх ООС; КU OOC .
Решая приведенную систему уравнений относительно RОС, найдем
тогда
R1 = 1 0,038 0,96 кОм
Полученное значение отличается от заданного не более чем на 5%, что вполне допустимо.
Рассчитать цепь компенсации погрешности выходного напряжения инвертирующего усилителя со следующими параметрами: R1 кОм; Rос кОм; напряжение питания Uп В.
рис. 2.3. Схема инвертирующего усилителя с внешними
цепями компенсации напряжения Uсм.
Таблица 2.3.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
R1; Ом |
500 550 |
700 750 |
900 950 |
1000 1250 |
1500 1750 |
2000 2250 |
2500 2750 |
3000 3250 |
3500 4000 |
4250 4500 |
4750 5000 |
5250 5500 |
Rос кОм |
50 75 |
100 125 |
150 175 |
200 225 |
250 275 |
300 325 |
350 375 |
400 425 |
450 475 |
500 525 |
550 575 |
600 650 |
Uсм В |
6∙10-3 7∙10-3 |
6,5∙10-3 7,3∙10-3 |
8∙10-3 7,5∙10-3 |
8∙10-3 8,5∙10-3 |
5∙10-3 5,5∙10-3 |
4∙10-3 4,5∙10-3 |
3∙10-3 3,5∙10-3 |
2∙10-3 2,5∙10-3 |
1,5∙10-3 9∙10-3 |
9,5∙10-3 7∙10-3 |
2,2∙10-3 2,7∙10-3 |
4,6∙10-3 5,7∙10-3 |
ΔIвх мА |
50∙10-9 55∙10-9 |
60∙10-9 65∙10-9 |
70∙10-9 75∙10-9 |
80∙10-9 85∙10-9 |
90∙10-9 95∙10-9 |
40∙10-9 45∙10-9 |
30∙10-9 35∙10-9 |
20∙10-9 25∙10-9 |
10∙10-9 15∙10-9 |
52∙10-9 53∙10-9 |
62∙10-9 54∙10-9 |
51∙10-9 53∙10-9 |
Пример решения задачи
Для примера возьмем инвертирующий усилитель типа DA-К140УД6; R1=1кОм; Rос= 100кОм; напряжение питания Uп =±15В.
, таким образом Rкор =1кОм
Uвх max = Uсм + ΔIвх Rкор = 6∙10-3+50∙10-9∙1∙103=6,05∙10-3В;
где Кзап = 1,5…2 коэффициент запаса;
Пологая что IR5=10 IR4, тогда
Используя ОУ типа К153УД5, разработать усилитель, обеспечивающий, при вычитании напряжений, отличающихся не менее чем на 10 мВ, погрешность результата не более 5%; КU ООС = 200; Т,°С = +40°С; dIвх/dT, °C=1,510-9А/°С.
Рис.2 4. Схема усилителя с дифференциальным входом
Таблица 2.4.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
КU оос |
500 600 |
700 800 |
900 1000 |
1250 1500 |
1750 2000 |
2250 2500 |
525 625 |
725 825 |
925 1025 |
1300 1400 |
1600 1700 |
3000 3250 |
Uвх min мВ |
10 15 |
20 25 |
30 35 |
40 45 |
50 55 |
60 65 |
70 80 |
75 85 |
90 95 |
100 105 |
110 115 |
120 125 |
Пример решения задачи
ОУ К153УД5, параметры которого: КU ООС= 200; Т,°С = +40°С; dIвх/dT, °C=1,510-9А/°С.
1. Минимальное выходное напряжение усилителя равно
Uвых min=Uвх minКU ООС= 1010-3 200=В.
2. Максимально допустимая погрешность выходного напряжения Uвых(Т,0С)=Uвых min5%=25/100 = 0,1 В.
3. Определим сопротивление резистора Rос из условия получения заданной температурной погрешности выходного, напряжения
Отсюда
4. Найдем сопротивление резистора R1.
откуда
5. Определим максимальную температурную погрешность
Uвых=[(1,5+300)/1,5]1010-640+3001031,510-940=0,0804+0,018=0,0984В.
6. Реальная температурная погрешность выходного напряжения в процентах Uвых%=Uвых 100/Uвых min = 0,0984100/2=4,92 %.
Окончательно имеем R1= R2=1,5 кОм Rос= R`=300 кОм
Задача №2.5. Интегратор
Определить максимально допустимое время интегрирования интегратора, выполненного на основе ОУ при отсутствии и наличии внешних цепей компенсации: RкОм; С мкФ; Uош maxВ.
Таблица 2.5.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
R кОм |
50 60 |
70 80 |
90 100 |
110 120 |
130 140 |
150 160 |
170 180 |
190 200 |
210 220 |
230 240 |
250 260 |
270 280 |
С мкФ |
1 1,5 |
2 2,5 |
3 3,5 |
4 4,5 |
5 5,5 |
6 6,5 |
7 7,5 |
8 8,5 |
9 9,5 |
10 10,5 |
11 11,5 |
12 12,5 |
Uош max В |
0,1 0,2 |
0,4 0,6 |
0,8 1 |
1,2 1,4 |
1,6 1,8 |
2 2,2 |
2,4 2,6 |
2,8 3 |
3,2 3,4 |
3,6 3,8 |
4 4,2 |
4,4 4,6 |
Рис. 2.5. Схема инвертирующего усилителя с внешними
цепями компенсации напряжения Uсм.
Пример решения задачи
Определить максимально допустимое время интегрирования интегратора, выполненного на основе ОУ типа К140УД8 при отсутствии и наличии внешних цепей компенсации: R=51кОм; С=1 мкФ; Uош max=0,2В.
2. При компенсации только напряжения Uсм, что может быть сделано с использованием, схемы на рис. 2.5, получим
3. При компенсации только тока Iвх, что может быть сделано подключением между неинвертирующим входом ОУ и общей шиной корректирующего резистора Rкор, получим
Приведенные расчеты показали, что использование внешних цепей компенсации позволяет либо при заданном времени интегрирования значительно повысить его точность, либо при заданной ошибке увеличить допустимое время интегрирования.
Задача №2.6.
Определить параметры интегратора при следующих условиях: Uвх1 В; Uвх2 В, UвхЗ В; длительность импульса tи=10с; Uвх max =10В одинаковое для всех вариантов.
Таблица 2.6.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
Uвх1 |
0,2 0,4 |
0,6 0,8 |
1 1,2 |
1,4 1,6 |
1,8 2 |
2,2 2,4 |
2,6 2,8 |
3 3,2 |
3,4 3,6 |
3,8 4 |
4,2 4,4 |
4,6 4,8 |
Uвх2 |
-0,3 -0,5 |
-0,7 -0,9 |
-1,1 -1,3 |
-1,5 -1,7 |
-1,9 -2,1 |
-2,3 -2,5 |
-2,7 -2,9 |
-3,1 -3,3 |
-3,5 -3,7 |
-3,9 -4,1 |
-4,3 -4,5 |
-4,7 -4,9 |
UвхЗ |
0,05 0,1 |
0,15 0,2 |
0,25 0,3 |
0,35 0,4 |
0,45 0,5 |
0,55 0,6 |
0,65 0,7 |
0,75 0,8 |
0,85 0,9 |
0,95 1 |
1,05 1,1 |
1,15 1,2 |
рис.2.6. Схема трехвходового суммирующего интегратора
Пример решения задачи
Определить параметры интегратора при следующих условиях: DA-К140УД24; Uвх1 = 0,2 В; Uвх2 =-0,3 В, UвхЗ = 0,05 В; tи=10с; Uвх max =10 В
1. Согласно или опуская, знак минус получим:
2. Полагая, что R =10 кОм, найдем
3. При условии компенсации только составляющей Iвх ошибка интегрирования составит т.е. ошибка интегрирования составляет 0,01 %.
Известны схемы, в которых выходное напряжение равно интегралу от разности входных напряжений. Эти схемы строятся на основе дифференциального усилителя. Нетрудно показать, что для выходного напряжения этой схемы справедливо выражение . Используя рассмотренные принципы, на основе ОУ можно строить и более сложные схемы интеграторов.
Задача №2.7. Логарифмический усилитель
Разработать логарифмический усилитель, входное напряжение которого изменяется согласно табличным данным по варианту. Максимальный ток диода, при котором влиянием его собственного сопротивления можно пренебречь, равен 0,5 мА, Iд0=1 мкА.
Рис.2.7. Схема логарифмического усилителя с диодом
Таблица 2.7.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
Uвх maxВ |
1 1.5 |
2 2,5 |
3 3,5 |
4 4,5 |
5 5,5 |
6 6,5 |
7 7,5 |
8 8,5 |
9 9,5 |
10 10,5 |
11 11,5 |
12 12,5 |
Пример решения задачи
2. Максимальное выходное напряжение схемы согласно равно
При комнатной температуре UТ = 26 мВ, тогда
Логарифмические усилители формируют на выходе напряжение только одной полярности. Так, для схемы на рис. 2.7 при положительном входном напряжении на выходе схемы формируется отрицательное напряжение. Для получения положительного выходного напряжения диод в схеме необходимо включить в обратном направлении. При этом, естественно, изменится и полярность входного напряжения.
Задача №2.8. Фильтры низких частот
Рассчитать активный фильтр низкой частоты по схеме рис.2.8. со следующими параметрами: полоса пропускания fв; коэффициент передачи в диапазоне рабочих частот 100.
CОС
RОС
Rкор DA
Rвх
uвых
uвх
Рис.2.8.Типовая схема фильтра низких частот.
Таблица 2.8.
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
fв Гц |
5 10 |
15 20 |
25 30 |
40 45 |
50 55 |
60 65 |
70 75 |
80 85 |
90 95 |
100 105 |
110 115 |
120 125 |
Пример решения задачи
5. Согласно, передаточной функции для выбранной схемы имеем Тч1> Тч2 и Кч=499>>1. Тогда с достаточной точностью можно полагать, что ТООС2 Тч1 =RОССОС. Допустим Rкор=1кОм. Тогда RОС=КUоосRкор100кОм;
Задача № 2.9. Фильтры высоких частот
Используя ОУ, спроектировать активный фильтр высокой частоты с коэффициентом передачи КU = 50 и нижней частотой полосы пропускания fнГц, и постоянная времени ОУ ТОУс указанные по таблице.
CОС RОС2 RОС1
DA
Rвх
uвых
uвх
Рис.2.9.Схема фильтра высоких частот.
Таблица 2.9 .
№ |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
fн Гц |
100 150 |
200 250 |
300 350 |
400 450 |
500 550 |
600 650 |
425 525 |
700 625 |
725 750 |
800 850 |
875 900 |
925 950 |
ТОУ с |
5∙10-3 10∙10-3 |
15∙10-3 20∙10-3 |
25∙10-3 30∙10-3 |
35∙10-3 40∙10-3 |
45∙10-3 50∙10-3 |
55∙10-3 60∙10-3 |
65∙10-3 70∙10-3 |
75∙10-3 80∙10-3 |
85∙10-3 90∙10-3 |
95∙10-3 100∙10-3 |
105∙10-3 110∙10-3 |
115∙10-3 120∙10-3 |
Пример решения задачи
где Тч1= RОС2СОС; Тч2=(RОС1 + RОС2) СОС; КUOOC=
имеем Тч1< Тч2, однако КU0>>1 и можно считать ТООС Тч1 = RОС2 СОС . Принимаем RОС = 2,4 кОм, тогда
RОС1= (КU-1) RОС2; RОС1= (50-1)2,4=117,6 кОм
Контрольные вопросы
3. Автоколебательные системы
Задача № 3.1. Автогенератор
Вольтамперная характеристика транзистора, используемого в автогенераторе, аппроксимируется полиномом пятой степени:
iк = a0+a1uб+a2uб2 + a3uб3 + a4uб4 + a5uб5
Требуется :
1. Показать, что средняя крутизна по первой гармонике, при такой аппроксимации ВАХ зависит от амплитуды напряжения U (база-эмиттер) по закону:
Sср= при 0≤U≤Umax;
где Umax - значение U при котором Sср=0.
2. Рассчитать и построить зависимость Sср от U, по характеристике определить в каком (мягком или жестком) режиме работает автогенератор.
3. Пользуясь результатами п.2., найти значения коэффициента обратной связи, при которых колебания возбуждаются (βmax). При расчете считать, что транзистор нагружен на сопротивление контура Rэ.
4. вывести формулу, выражающую зависимость установившейся амплитуды U от коэффициента β и рассчитать эту зависимость в пределах от βmin до 2βmax . построить график этой зависимости.
Таблица 3.1.
№ вар. |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
U, В |
0,5 6,5 |
7 7,5 |
1,5 8 |
2 8,5 |
2,5 9 |
3 9,5 |
3,5 10 |
4 0,5 |
4,5 1 |
5 2 |
5,5 3 |
6 4 |
a1, мА/В |
20 32 |
21 33 |
22 34 |
23 35 |
24 36 |
25 37 |
26 38 |
27 39 |
28 40 |
29 41 |
30 42 |
31 43 |
a3, мА/В3 |
128 192 |
134 198 |
174 253 |
182 261 |
240 340 |
250 350 |
340 470 |
353 483 |
468 676 |
516 693 |
415 595 |
320 220 |
a5, мА/В5 |
-614 -920 |
-645 -952 |
-1030 -1500 |
-1080 -1540 |
-1800 -2550 |
-1880 -2620 |
-3303 -4610 |
-3450 -4730 |
-6640 -9010 |
-6870 -9240 |
-2040 -5060 |
-4550 -3645 |
Rэ, кОм |
1,0 0,5 |
0,9 0,6 |
1,1 0,7 |
0,8 0,6 |
1,2 0,8 |
1,0 0,7 |
1,1 0,6 |
1,2 0,5 |
1,1 0,9 |
1,1 0,8 |
0,8 0,4 |
0,6 1,0 |
Методические указания.
При использовании уравнения установившегося режима принять K(U)β=1, тогда коэффициент усиления транзистора будет равен K(U)= Sср(U) Rэ.
Задача 8. RC-генератор
На рисунке 7.1. изображена обобщенная схема генератора RC с фазобалансной цепью обратной связи. Сопротивления R1 и R2 фазобалансной цепи и емкости С1 и С2 заданы таблицей.
Требуется:
Таблица 8.1.
№ вар. |
1 13 |
2 14 |
3 15 |
4 16 |
5 17 |
6 18 |
7 19 |
8 20 |
9 21 |
10 22 |
11 23 |
12 24 |
R1, кОм |
2,02 2,20 |
1,90 3,80 |
2,40 1,90 |
2,03 2,70 |
3,20 2,01 |
2,90 2,04 |
2,06 4,50 |
4,40 1,80 |
1,90 2,20 |
2,40 1,55 |
2,08 3,10 |
2,05 2,8 |
R2, кОм |
20,2 8,20 |
9,70 8,30 |
8,3 9,30 |
12,6 8,20 |
6,3 29,1 |
8,07 2,30 |
20,4 7,90 |
9,20 6,10 |
9,10 43,5 |
9,20 14,6 |
8,10 11,1 |
8,30 5,21 |
С2, нФ |
24,4 9,30 |
18,40 6,10 |
5,03 13,80 |
50,3 21,8 |
7,30 34,8 |
11,8 33,5 |
33,2 10,5 |
16,8 3,50 |
40,6 12,3 |
24,5 8,20 |
20,1 6,40 |
18,5 5,40 |
С1, нФ |
4,20 2,80 |
3,60 1,40 |
2,70 3,50 |
3,55 3,70 |
2,20 3,50 |
3,08 3,30 |
2,88 3,40 |
1,86 3,33 |
3,50 3,70 |
2,55 3,60 |
1,90 1,55 |
2,65 3,44 |
f |
1000 1200 |
1400 1600 |
1800 2000 |
2200 2400 |
2600 2800 |
3000 3200 |
3400 3600 |
3800 4000 |
4200 4400 |
4600 4800 |
5000 5200 |
5400 5600 |
R1 C1
C2 R2
Рисунок 8.1. Обобщенная схема генератора RC с фазобалансной цепью обратной связи.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Параметры быстродействующих широкополосных ОУ
Тип ОУ |
f1, МГц |
Uвых max, В/мкс |
tуст, мкс |
Iвых max, м/А |
Rи min, кОм |
Iпот, мА |
Uсм, В |
примечание |
К140УД10 |
15 |
30 |
1 |
- |
2 |
10 |
4 |
tуст до 0,1% |
К140УД11 |
15 |
30 |
- |
8 |
2 |
8 |
5 |
- |
К140УД23 |
10 |
30 |
0,5 |
- |
2 |
10 |
10 |
- |
К140УД26 |
20 |
11 |
- |
- |
2 |
4,7 |
0,03 |
- |
К154УД2 |
15 |
150 |
5 |
- |
2 |
6 |
2 |
- |
К154УД3 |
15 |
80 |
0,5 |
5 |
2 |
9 |
9 |
tуст до 0,1% |
К154УД4 |
30 |
400 |
0,6 |
2 |
2 |
6 |
5 |
- |
К544УД2 |
15 |
20 |
25 |
15 |
2 |
7 |
10 |
tуст до 0,05% |
К574УД1 |
10 |
50 |
- |
5 |
2 |
8 |
50 |
- |
К574УД3 |
15 |
20 |
2 |
5 |
2 |
7 |
5 |
- |
К1407УД1 |
10 |
10 |
- |
5 |
- |
10 |
10 |
tупр до 0,9% |
К1420УД1 |
110 |
200 |
0,005 |
5 |
- |
25 |
5 |
tуст до 0,1% |
К
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
42016. | Метрологія та вимірювальна техніка та напряму. Метрологія, стандартизація та сертифікація | 799 KB | |
До звіту включають: мету роботи; лабораторне завдання; протокол повірки; висновки з оцінкою проведеного експерименту та поясненням отриманих результатів. Мета роботи набуття навичок дослідження основних метрологічних характеристик МХ засобів вимірювальної техніки практичне засвоєння методики повірки генераторів сигналів низької частоти ГНЧ закріплення знань з принципів побудови та застосування повірочного обладнання.1 Завдання на самостійну... | |||
42017. | Электротехнические дисциплины. Методические указания | 1.41 MB | |
Принятые обозначения I действующее значение тока А; U действующее значение напряжения В; Im амплитудное значение тока А; Um амплитудное значение напряжения В; E действующее значение ЭДС В; Em амплитудное значение ЭДС В; R сопротивление резистора Ом; L индуктивность катушки индуктивности Гн; C емкость конденсатора Ф; r активное сопротивление Ом; G проводимость См; g активная проводимость См; Z полное сопротивление Ом; Y полная проводимость См; z комплексное... | |||
42018. | ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 3.21 MB | |
Изучение технологии и оборудование холодной сварки. Изучение технологии и оборудование электрической контактной сварки. Лабораторная работа 5 ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ Цель изучить оборудование и усвоить технологические приёмы выполнения холодной сварки. Краткие теоретические сведения Сущность процесса холодной сварки металлов Холодная сварка выполняется в большинстве случаев без нагрева. | |||
42020. | Факторы, влияющие на результат измерений. Основной постулат метрологии. Погрешность измерений. Точность, сходимость и воспроизводимость измерений | 19.35 KB | |
В метрологической практике при проведении измерений необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на результаты измерения. Это — объект и субъект измерения, средство измерения и условия измерения. | |||
42021. | Обработка строк и символов | 47 KB | |
Варианты заданий С помощью текстового редактора создать файл содержащий текст длина которого не превышает 1000 символов длина строки текста не должна превышать 70 символов. С помощью текстового редактора создать файл содержащий текст длина которого не превышает 1000 символов длина строки текста не должна превышать 70 символов. С помощью текстового редактора создать файл содержащий текст длина которого не превышает 1000 символов длина строки текста не должна превышать 70 символов. | |||
42022. | Использование классов на примере работы с простыми геометрическими фигурами | 40.5 KB | |
Варианты заданий Треугольник задаваемый координатами вершин. Прямоугольник задаваемый координатами своих левойверхней и правойнижней вершин стороны параллельны осям. Треугольник задаваемый координатами вершин. Прямоугольник задаваемый длинами своих диагоналей и координатами центра стороны параллельны осям. | |||
42024. | Наследование классов. Разработка простейшего производного класса | 28.5 KB | |
Цель работы: Разработка простейшего производного класса. В функции min организовать ввод конкретных параметров объекта с клавиатуры создание объекта экземпляра класса тестирование всех его методов как старых так и новых в текстовом режиме с выдачей соответствующих сообщений. Организовать исходный текст в виде пяти исходных файлов: заголовочный с описанием класса .h из предыдущей части задания; с реализацией методов функцийчленов класса . | |||