Расчет различных электрических цепей

1. РАСЧТ ИСТОЧНИКА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.1 Таблица 1.1 Расчтные данные , В , С735 Исходя из начальных данных, выбираем стабилитрон с параметрами приведнными в табл. 2. Таблица 1.2 Параметры стабилитрона Тип стабилитрона , В ,мА min ,мА max ,Ом , С , maxД814В0.34 Определим сопротивление резистора 1.1 Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала резистора равное 200 Ом.Определим максимальную мощность рассеивания на резисторе , 1.2 Вт На основании полученных значений выбираем резистор C2-27-0.25-200Ом . Определим номинальный ток стабилитрона , 1.3 А Определим падение напряжения на резисторе при номинальном токе стабилитрона , 1.4 В Определим значение входного напряжения при номинальном токе , 1.5 Рассчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до , 1.6 В Расчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до , 1.7 В Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до , 1.8 В Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до , 1.9 В Вычислим КПД источника опорного напряжения в номинальном режиме , 1.10 Вычислим изменение напряжения стабилизации за счет изменения температуры внешней среды , 1.11 В 2. РАСЧТ ПАРАМЕТРИЧEСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ Исходные данные для расчета приведены в табл. 1. Таблица 2.1 Расчтные данные , В , мА0 Исходя из начальных данных, выбираем стабилитрон с параметрами приведнными в табл. 2. Таблица 2.2 Параметры стабилитрона Тип стабилитрона , В ,мА min ,мА max ,Ом , С , max2C213Б5 Определим сопротивление резистора 2.1 где Определим значение Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 8200 Ом. Мощность рассеивания на резисторе равна Вт Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-23-0.125-8.2кОм . А Ом Ом Из ряда сопротивлений выбираем значение номинала равное 680 Ом. Мощность рассеивания на резисторе равна Вт Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-22-0.125-680Ом .5. Вычислим необходимое значение напряжения на входе стабилизатора при номинальном токе стабилитрона , 2.2 В Определим КПД стабилизатора , 2.3 Расчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до , 2.4 В Расчитаем изменение напряжения стабилизации при изменении тока от до , 2.5 В Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до , 2.6 В Расчитаем допустимое изменение напряжения питания ,которое может привести к изменению тока от до 2.7 В 3. РАСЧТ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ ТИПА LC Исходные данные для расчета приведены в табл. 1. Таблица 3.1 Расчтные данные , В A0.8 Определим мкость конденсатора на входе фильтра, которая обеспечит пульсацию не превышающую 10 , при условии, что фильтр подключен к мостовому выпрямителю , 3.1 где - в микрофарадах, мкФ - в миллиамперах, мА - в вольтах, В. мкФ Из ряда номинальных мкостей выбираем значение равное 510 мкФ. Напряжение на конденсаторе должно быть в 1.5 раза больше . На этом основании выберем конденсатор К50-3-60В-510мкФ . Уточним коэффициент пульсации на входе фильтра , 3.2 Определим коэффициент сглаживания, который должен обеспечивать фильтр , 3.3 Коэффициент сглаживания каждого звена двухзвеньевого фильтра определяем по формуле , 3.4 Определяется равенство , 3.5 Зададим значения емкостей конденсаторов и равными 22 мкФ. По значению мкостей и максимального рабочего напряжения выбираем конденсаторы К50-3-60В-22мкФ . Из 3.5 определим значение , Гн т.к. то . Расчитаем конструктивные параметры дросселей.

Выходными данными для расчета являются индуктивности дросселей и значения выпрямленного тока. Ширина среднего стержня определяется по формуле , 3.6 где - в см - в Гн - в А. см Выберем из справочника стандартные пластины типа ШI со следующими параметрами ширина среднего стержня - 2.8 см высота окна - 4.2 см ширина окна - 1.4 см. Площадь окна находим по формуле , 3.7 где - ширина, см - высота, см. кв.см Вычислим количество витков обмотки каждого дросселя , 3.8 где - площадь окна а кв.мм - коэффициент заполнения окна медью равный 0.27 - плотность тока равная 2А.кв.мм - выпрямленный ток в А. Находим диаметр провода обмотки дросселя , 3.9 мм Из справочника выбираем диаметр провода равный 0.75мм допустимый ток 0.884 А. Вычисляем площадь сечения дросселя , 3.10 где - в кв.мм - в Гн - в А - магнитная индукция сердечника равная 0.8 Тл. кв.см Расчитаем толщину набора сердечника дросселя , 3.11 см Для избежания насыщения сердечника дросселя между ярмом и сердечником делают воздушный зазор. Поскольку магнитный поток дважды проходит через зазор, то толщина немагнитной прокладки из бумаги или картонаравна 3.12 где - в А - в Тл - в см. см Подсчитаем среднюю длину витка обмотки , 3.13 см Вычислим активное сопротивление обмотки дросселя , 3.14 где - в см - в мм - в Ом. Ом Сопротивление двух последовательно соединенных дросселей равно , 3.15 Ом Подсчитаем спад напряжения на активном сопротивлении дросселей , 3.16 В 4. РАСЧТ ЭМИТТЕРНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ Исходные данные для расчета приведены в табл. 1. Таблица 4.1 Расчтные данные ,В , кОм ,Гц , Гц , Дб0010500001.1 Определим величину мощности, которую может отдать источник сигнала в входную цепь усилителя при условии равенства входного сопротивления каскада , 4.1 Вт Считая, что в усилителе достаточно велико, используют составной транзистор по схеме с общим коллектором.

При таком соединении коэффициент усиления каскада по мощности можно принять равным 20 Дб. Из справочника выбираем транзисторы типа МП111A с параметрами приведенными в табл.2. Таблица 4.2 Вмаксимально допустимый ток коллектора, мАмаксимальная мощность рассеивания на коллекторе, мВтвыходная полная проводимость, мкСмграничная частота транзистора, МГц2010201501.251 Напряжение источника питания в цепи коллектора составляет от 0.4 до 0.5 максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер.

Примем равным 5 В. Максимальное значение входного сопротивления каскада определяется как половина сопротивления коллекторного перехода, которое в свою очередь вычисляется по формуле , 4.2 Ом Определив получаем, что равно 400 кОм. Частотные искажения на высшей частоте диапазона частотными свойствами транзисторов и их схемой включения.

Для схемы эмиттерного повторителя , 4.3 где - высшая частота диапазона - граничная частота транзистора - коэффициент усиления по току в схемах с общим эмиттером.

Сопротивление нагрузки каскада находим по формуле , 4.4 где - напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2 в ре- жиме покоя - ток эмиттера в режиме покоя. Для повышения входного сопротивления и снижения уровня шума примем 2.5 В, а ток 0.5 мА. Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем номинал который равен 5.1 кОм. На основании полученных данных выбираем резистор С2-23-0.125-5.1кОм. Чтобы определить и примем ток делителя, созданный этими сопротивлениями, равным 0.2 мА. Используя отношение, из формулы , 4.5 Ом Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем номиналы регистров и равными 6.2 кОм и 18 кОм соответственно.

На основании полученных данных выбираем резисторы С2-23-0.125-6.2кОм и С2-23-0.125-18кОм соответственно.

Определим мкость разделительного конденсатора , 4.6 где - выходное сопротивление эмиттерного повторителя равоне 150 Ом - нижняя частота диапазона усиления - частотные искажения на НЧ от. Частотные искажения на низких частотах, которые возникают в схеме из-за и определим по формулам , 4.7 , 4.8 Дб Дб В относительных единицах мкФ Из ряда номинальных мкостей выбираем значение мкости равное 0.22 мкФ. Рабочее напряжение много больше. На основании полученных данных выбираем конденсатор К53-4А-0.22мкФ . Найдм мкость разделительного конденсатора на входе усилителя , 4.9 мкФ Из ряда номинальных мкостей выбираем значение мкости 0.1 мкФ. Рабочее напряжение много больше. На основании полученных данных выбираем конденсатор К53-4А-0.1мкФ . 5. РАСЧТ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ ПО СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Исходные данные для расчета приведены в табл.5.1 Таблица 5.1 Расчтные данные Тип транзи-стора, кГц, кГц мА , ВТип проводи мостиМП25A0.320552.52.530p-п-р Из справочника выбираем транзистор типа МП25А с параметрами приведнными в табл.5.2. Таблица 5.2 Параметры транзистора коэффициент усиления по токумаксимально допустимое напряжение коллектор-эмитттер,Вмаксимально допустимый ток коллектора, мАмаксимальная мощность рассеивания на коллекторе, мВтвыходная полная проводимость, мкСмграничная частота транзистора, МГц35404002003.50.2 Определим величину тока в цепи коллектора , 5.1 А Найдм сопротивление нагрузки в цепи коллектора , 5.2 Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем величину номинала равную 160 Ом. Мощность рассеивания на резисторе равна , 5.3 Вт Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-27-1.0-75Ом .5.

Определим сопротивление резистора

Определим сопротивление резистора в цепи термостабилизации , 5.4 Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем величину номинала равную 75 Ом. Принимаем, что. Мощность рассеивания на резисторе равна , 5.5 Вт Исходя из полученных данных выбираем резистор С2-27-0.5-75Ом .5. Найдм мкость конденсатора , 5.5 где - в Гц - в Ом - в мкФ. мкФ Из ряда номинальных мкостей выбираем величину мкости равную 75 мкФ. Используя полученные данные выбираем конденсатор К50-6-60В-75мкФ . Определим напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме покоя , 5.6 В Ток покоя базы равен , 5.7 А Расчитаем элементы делителя напряжения и. Для этого определяем падение напряжения на резисторе из отношения , 5.8 В Найдм напряжение на делителе 5.9 В Определяем ток в цепи делителя из условия , 5.10 А Вычисляем , 5.11 Падение напряжения на резисторе. Значение напряжения В. Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 2400 Ом. Вычисляем , 5.12 Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 430 Ом. Находим мощности рассеивания на этих резисторах , 5.13 Вт , 5.14 Вт Используя полученные результаты выбираем резисторы С2-24-0.25-2.4кОм и С2-22-0.125-430Ом соответственно.

Просчитаем элементы развязывающего фильтра , 5.15 , 5.16 Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 51 Ом 5.17 Вт Используя полученные данные выбираем резистор С2-24-0.5-51Ом. Ф Из ряда номинальных мкостей выбираем величину мкости равную 2200 мкФ. Рабочее напряжение должно быть не меньше, чем. Используя полученные данные выбираем конденсатор К-50-6-100В-2200мкФ. Амплитудное значение тока на входе каскада находим по формуле , 5.18 А Найдм коэффициент усиления по напряжению на средних частотах , 5.19 где -входное сопро- тивление каскада - эквивалентное сопротивление каскада.

Эквивалентное сопротивление каскада вычисляется по формуле , 5.20 где - сопротивление резистора в де- лителе следующего каскада.

Допустим, что транзисторы в расчитанном и следующем каскаде однотипные тогда 5.21 Ом Ом Найдм минимальное значение коэффициента усиления каскада по мощности в относительных еденицах , 5.22 в децибелах , 5.23 Дб мкость разделительного конденсатора определим по формуле , 5.24 где в Ом - в Гц - в мкФ. мкФ Из ряда номинальных мкостей выбираем значение мкости равное 0.33 мкФ. Рабочее напряжение как и у конденсатора. На этом основании выбираем конденсатор К53-4А-0.33мкФ . Определим величину коэффициента частотных искажений каскада на верхних частотах диапазона , 5.25 где - эквивалентная мкость, которая нагружает рассчитанный каскад, и равная 200 пкФ. 6. РАСЧТ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННЫМ УСИЛИТЕЛЕ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ Исходные данные для расчта приведены в табл. 6.1. Таблица 6.1 Расчтные параметры Тип операционного усилителяПороговое напряжение, где равняетсяДлительность импульсов, мс153УД50.5520 Параметры операционного усилителя приведены в таблице 6.2. Таблица 6.2 Параметы операционного усилителя ,В , В ,кОм ,Вмкс151020.1 Примем, что. Исходя из формулы , 6.1 определяем отношение сопротивления резисторов и , 6.2 Сумма сопротивлений и должна удовлетворять соотношению , 6.3 Используя 6.2 и 6.3 получаем формулы , 6.4 , 6.5 Ом Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение сопротивлений и соответственно 2.7 кОм и 3.3 кОм. Используем резисторы марки С2-24-0.25-2.7кОм и С2-24-0.25-3.3кОм. Зададимся сопротивлением исходя из условия кОм , 6.6 Ом Используем резистор марки С2-23-0.125-56кОм Определим мкость хронирующего конденсатора , 6.7 Ф Из ряда номинальных мкостей выбираем значение мкости равное 0.33 мкФ. Выбираем конденсатор К53-1-0.33мкФ . Определим длительности и генерированных импульсов по формуле , 6.8 мкс 7. РАСЧТ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ В ЖДУЩЕМ РЕЖИМЕ Исходные данные для расчта приведены в табл. 7.1. Таблица 7.1 Расчтные данные Тип операционного усилителяПороговое напряжение, где равняетсяДлительность импульсов, мсПериод повторения запуск. импульсов, мс140УД60.1260 Параметры операционного усилителя приведены в таблице 7.2. Таблица 7.2. Параметры операционного усилителя ,В , В ,кОм ,Вмкс151222.5 Примем, что. Исходя из формулы , 7.1 определяем отношение сопротивления резисторов и , 7.2 Сумма сопротивлений и должна удовлетворять соотношению , 7.3 Используя 7.2 и 7.3 получаем формулы , 7.4 , 7.5 Ом Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение сопротивлений и соответственно 5.6 кОм и 620 Ом. Используем резисторы марки С2-23-0.125-5.6кОм и С2-23-0.125-620Ом соответственно.

Зададимся сопротивлением исходя из условия кОм , 7.6 Ом Используем резистор марки С2-23-0.125-56кОм Определим мкость хронирующего конденсатора , 7.7 Ф Из ряда номинальных мкостей выбираем значение мкости равное 3.9 мкФ. Выбираем конденсатор марки К53-1-3.9мкФ . Определим длительности и генерированных импульсов по формуле , 7.8 мкс Время восстановления схемы определим по формуле , 7.9 мс Амплитуду входных запускающих импульсов вычислим по формуле , 7.10 В Длительность входных запускающих импульсов определяется по формуле , 7.11 мкс Сопротивление резистора вычисляется по формуле , 7.12 Ом Из ряда номинальных сопротивлений выбираем значение номинала равное 4.3кОм. Выбираем резистор С2-23-0.125-4.3кОм. Значение конденсатора вычислим по формуле , 7.13 нФ Из ряда номинальных мкостей выбираем значение мкости равное 20нФ. Выбираем конденсатор К10-17-0.02мкФ . ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 1.Рассчитать источник опорного напряжения на стабилитроне, если известны такие входные данные напряжение стабилизации, коэффициент стабилизации, абсолютное изменение температуры окружающей Среды. Привести схему источника опорного напряжения.

Входные данные представлены в таблице 1. Таблица 1. Расчтные данные , В , С10.51735 2.Рассчитать параметрический стабилизатор напряжения, если известны такие входные данные напряжение стабилизации, ток нагрузки стабилизатора, коэффициент стабилизации. Привести схему стабилизатора.

Входные данные представлены в таблице 2. Таблица 2. Расчтные данные , В , мА13201.6 3.Рассчитать сглаживающий фильтр типа LC, если известны такие входные данные выпрямленное напряжение, выпрямленный ток, коэффициент пульсации выпрямленного напряжения. Привести принципиальную схему фильтра.

Входные данные представлены в таблице 3. Таблица 3. Расчтные данные , В A400.180.08 4.Рассчитать эммитерный повторитель на составном транзисторе типа n- p-n, если известны такие входные данные амплитуда входного напряжения, номинальное нагрузочное сопротивление источника сигнала, нижняя частота диапазона усиливаемых частот, высшая частота диапазона, частотные искажения на низких частотах. Привести принципиальную схему повторителя.

Входные данные представлены в таблице 4. Таблица 4. Расчтные данные ,В , кОм ,Гц , Гц , Дб0.520010500001.1 5.Рассчитать усилительный каскад, выполненный на транзисторе по схеме с общим эммитером, если известны такие входные данные нижняя частота диапазона усиливаемых частот, высшая частота, максимальный входной ток следующего каскада, коэффициент частотных искажений на нижних частотах, на верхних частотах, напряжение питания. Привести принципиальную схему усилителя.

Входные данные представлены в таблице 5. Таблица 5. Расчтные данные Тип транзи-стора, кГц, кГц мА , ВТип проводи мостиМП25A0.320552.52.530p-n-p 6.Рассчитать мультивибратор на операционном усилителе в автоколебательном режиме.

Привести полную принципиальную схему рассчитанного мультивибратора с учтом схем включения операционнго усилителя.

Входные данные представлены в таблице 6. Таблица 6. Расчтные данные Тип операционного усилителяПороговое напряжение, где равняетсяДлительность импульсов, мс153УД50.5520 7.Рассчитать мультивибратор на операционном усилителе в ждущем режиме. Привести полную принципиальную схему рассчитанного мультивибратора с учтом схемы включения операционного усилителя.

Входные данные представлены в таблице 7. Таблица 7. Расчтные данные Тип операционного усилителяПороговое напряжение, где равняетсяДлительность импульсов, мсПериод повторения запуск. импульсов, мс140УД60.1260 Поз. обоз. НаименованиеКолПримечаниеRрезистор С2-24-0.25-200Ом 1VDстабилитрон Д814В1 Поз. обоз. НаименованиеКолПримечаниеРезисторыR 1С2-22-0.125-680Ом .51R2C2-23-0.125-8.2КОм 1VDстабилитрон 2С213Б1 Поз. обоз. НаименованиеКолПримечаниеКонденсато рыC1К50-3-60В-510мкФ1C2К50-3-60В-22мкФ1C 3то же1ДросселиL11L21 Поз. обоз. НаименованиеКолПримечаниеРезисторыR 1С2-23-0.125-6.2кОм 1R2С2-23-0.125-18КОм 1R3СП3-10М-0.25-2.4МОм 1Подбирается при настройкеR4С2-23-0.125-5.1кОм 1КонденсаторыC1К53-4А-0.22мкФ 1C2К53-4А-0.1мкФ 1ТранзисторыVT1МП111А1VT2МП111А1 Поз. обоз. НаименованиеКолПримечаниеРезисторыR 1С2-24-0.25-2.4кОм 1R2С2-22-0.125-430Ом 1R3С2-27-1.0-60Ом .51R4С2-27-0.5-75Ом .51R5С2-24-0.5-51Ом 1КонденсаторыC1К50-6-100В-2200мкФ 1C2К73-11-15мкФ 1C3К50-6-50В-1.2мкФ 1C4К53-4А-0.33мкФ 1VT1транзистор МП25А1 Поз. обоз. НаименованиеКолПримечаниеРезисторыR 1С2-23-0.125-4.3кОм 1R2С2-23-0.125-56кОм 1R3СП3-10М-0.25-10кОм 1Подбирается при настройкеR4С2-23-0.125-5.6кОм 1R5С2-23-0.125-620кОм 1КонденсаторыC1К10-17-0.02мкФ 1C2К53-1-3.9мкФ 1ДиодыVD1КД522Б1VD2КД522Б1DAмикросхема 140УД61.