Расчет выпрямителя, расчет транзисторного усилительного каскада, синтез логических схем

РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ, РАСЧЕТ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА, СИНТЕЗ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Электротехника и электроника» Выполнил: ст. гр. 6123 И.А. Анисимова Подпись Фамилия И.О. « » 2009 г Проверил: доцент кафедры ЭМ и ОЭ П.К. Шкодун Подпись Фамилия И.О. « » 20 г Омск 2009 Задание 1. Расчет выпрямителя В процессе выполнения задания необходимо: 1) выбрать схему выпрямителя и фильтра; 2) рассчитать режимы работы элементов; 3) определить тип вентиля, параметры трансформатора; 4) рассчитать значения элементов сглаживающего фильтра; 5) построить внешнюю характеристику выпрямителя.

Рассчитать выпрямитель по следующим исходным данным: номинальное выпрямленное напряжение Ud н = 160 В, номинальный выпрямленный ток Id н = 16 А, коэффициент пульсаций на выходе kп вых = 0,005, напряжение сети Uс= 220 В с частотой fс = 50 Гц. 2. Расчет транзисторного усилительного каскада В процессе выполнения задания необходимо определить: - положение рабочей точки покоя и соответствующие ей значения токов , , напряжений Uбэ0, Uкэ0; - диапазон изменения входного ±Uт вх и выходного ± Uт вых напряжения; -значения сопротивлений резисторов R1, R2, Rэ, Rк и емкости конденсаторов Сэ, Ср1 и Cp2, - параметры усилительного транзисторного каскада: входное Rкаск вх и выходное Rкаск вых сопротивления, коэффициенты усиления по току KI, напряжению Ки и мощности КР. Тип биполярного транзистора для усилительного каскада МП41А. Предельно допустимые и hб-параметры транзисторов приведены в таблице 2.1. Напряжение источника питания Eк =13,5 В. 3. Синтез логических схем Необходимо выполнить: 1. Представить данную функцию таблицей истинности 2. Записать СДНФ и СКНФ 3. Минимизировать функцию алгебраическим методом 4. Составить карту Карно 5. Минимизировать функцию методом карт Карно 6. Реализовать функцию на логических элементах базисов И-ИЛИ-НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Исходные данные: f= {4, 6, 7} а, b, с. Реферат Курсовая работа содержит 30 страниц, 14 рисунков, 2 табл 3 приложения, 4 источника.

ВЫПРЯМИТЕЛЬ, ВЕНТИЛЬ, СОПРОТИВЛЕНИЕ, ТРАНЗИСТОР, ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА, КАРТЫ КАРНО, ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ, ФИЛЬТР, РЕЖИМ Цель работы: закрепление теоретических знаний и приобретение опыта проектирования и расчета выпрямителей, усилительных каскадов и логических схем. Выполненные расчёты позволили рассчитать выпрямитель, усилительный каскад, и составить схемы на основе логических элементов.

Полученные результаты могут быть использованы при расчётах реальных приборов.

Содержание Введение 1. Расчет выпрямителя 2. Расчет транзисторного усилительного каскада 3. Синтез логических схем Заключение Библиографический список Приложение 1. Приложение 2. Приложение 3. Введение Практически во всех областях деятельности современного общества применяется электрическая энергия.

На базе электротехнической науки начали развиваться электроника, радиотехника, техника производства различных электрических и электромеханических устройств, частично вычислительная техника и другие отрасли техники.

Теория и практика многих из этих отраслей техники уже давно выделились в отдельные дисци¬плины. Электрификация — широкое внедрение в народное хозяйство электрической энергии, вырабатываемой централизованно на электростанциях, объединенных линиями электропередачи в энергосистемы.

Электрические и магнитные явления были известны в глубокой древности, но началом развития науки об этих явлениях принято считать 1600 год, когда английский физик Гильберт опубликовал результаты исследования электрических и магнитных явлений. Важным этапом в развитии науки об электричестве были исследования атмосферного электричества, выполненные М. В. Ломоносовым, Г. В. Рихманом и Б. Франклином.Современная электротехническая наука, на базе которой развиваются практические применения электротехники, начинается с открытия М. Фарадеем (1831 г.) закона электромагнитной индукции.

В первой половине XIX века был создан химический источник постоянного тока, были исследованы химические, световые, магнитные проявления тока (А. Вольта, А. М. Ампер, В. В. Петров, Г. X. Эрстед, Э. X. Ленц). Разработкой теории электромагнитных явлений Д. К. Максвеллом в «Трактате об электричестве и магнетизме» (1873 г.) завершается создание классической теории электрических и магнитных явлений.

Опыты Г. Р. Герца (1886—1889 гг.), работы П. Н. Лебедева (1895 г.), изобретение радио А. С. По¬повым (1895 г.) и работы ряда зарубежных ученых подтвер¬ждают экспериментально выводы теории о распространении электромагнитных волн. Теория электрических и магнитных явлений и теоретические основы электротехники в последующее время излагались в книгах А. А. Эйхенвальда, К. А. Круга. В течение ряда лет В. Ф. Миткевич развивал и углублял основные положения теории. Им был опубликован первый в СССР труд по физическим основам электротехники.

Ближайшие ученики В. Ф. Миткевича — П. Л. Калантаров и Л. Р. Нейман — создали один из первых учебников по теоретическим основам электротехники. Широко известны у нас книги по теоретическим основам электротехники Л. Р. Неймана и К. С. Демирчяна, К. М. Поливанова, П. А. Ионкина.Вместе с развитием теории идет и быстрое расширение практического применения электротехники, вызванное потребностями бурно развивающегося промышленного производства.

В первых электротехнических установках использовались электрохимические источники энергии. Например, в 1838 г. Б. С. Якоби осуществил привод гребного винта шлюпки от двигателя, получавшего питание от электрохимического источника энергии. В 1870 г. 3. Т. Грамм сконструировал первый генератор постоянного тока с кольцевым якорем, который имел самовозбуждение.Генератор был усовершенствован Э. В. Сименсом.

Использование постоянного тока ограничивало применение электротехнических установок, так как не могла быть решена проблема централизованного производства и распределения электроэнергии, а появившиеся установки однофазного переменного тока с однофазными двигателями не удовлетворяли требованиям промышленного производства. Электрическая энергия в начальный период использовалась в основном для освещения.Система переменного тока была впервые применена П. Н. Яблочковым (1876 г.) для питания созданных им электрических свечей.

Совместно с инженерами завода Грамма им был сконструирован и построен многофазный генератор переменного тока с рядом кольцевых несвязанных обмоток, обеспечивающих питание групп свечей. В цепи обмоток включались последовательно первичные обмотки индукционных катушек, от вторичных обмоток которых получали питание группы свечей.С помощью этих катушек, являющихся трансформаторами с разомкнутой магнитной цепью, был впервые решен вопрос о возможности дробления энергии, по¬ступающей от Источника переменного тока. В дальнейшем трансформаторы выполнялись с замкнутой магнитной цепью (О. Блати, М. Дерн, К. Циперновский). Решение проблемы централизованного производства энергии, ее распределения и создания простого и надежного двигателя переменного тока принадлежит М. О. Доливо-Добровольскому.

На Всемирной электротехнической выставке в 1891 г. им демонстрировалась система трехфазного переменного тока, в состав которой входили линия передачи длиной 175 км, разработанные им трехфазный генератор, трехфазный трансформатор и трехфазный асинхронный двигатель.

Из других достижений этого времени следует отметить изобретение Н. Г. Славяновым и Н. Н. Бенардосом электрической сварки.С этого времени начинается широкое внедрение электрической энергии во все области народного хозяйства: строятся мощные электростанции, в промышленность внедряется электропривод, появляются новые виды приборов и электрических установок, развивается электрическая тяга, появляются электрохимия и электрометаллургия, электроэнергия начинает применяться в быту. На базе развития электротехнической науки делают первые успехи электроника и радиотехника. «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны». В этой формуле В. И. Ленина определено, что высшая форма общественного развития — коммунизм — будет достигнута на базе высокоразвитой энергетики, электрификации всей страны.

Революционизирующая роль электроэнергетики как базы промышленного развития была отмечена в свое время К. Марксом и Ф. Энгельсом.

В дореволюционной России электрификация была развита очень слабо. Общая мощность электростанций была в сотни раз меньше мощности в настоящее время.Началом развития электрификации в СССР является принятие VIII Всероссийским съездом Советов Государственного плана электрификации России (ГОЭЛРО). План ГОЭЛРО был разработан под личным руководством В. И. Ленина группой наиболее видных специалистов в области энергетики: Г. М. Кржижановского, Р. Э. Классона, Т. Ф. Макарьева, М. А. Шателена и других.

В докладе на VIII Всероссийском съезде Советов 22 декабря 1920 г. В. И. Ленин назвал план ГОЭЛРО «второй программой партии». Первенцами плана ГОЭЛРО были Каширская электростанция на подмосковном угле, «Красный Октябрь» близ Ленинграда (1922 г.) и Волховская гидроэлектростанция (1925 г.). Первая линия электропередачи 110 кВ соединила Каширскую электростанцию с Москвой.В годы пятилеток советский народ под руководством Ком¬мунистической партии создал передовую промышленность, и Советский Союз по производству электроэнергии вышел на первое место в мире. Ведущая роль принадлежит СССР в первую очередь в строительстве мощных тепловых электростанций и каскадов гидроэлектростанций, строительстве линий электропередачи, организации объединенных энергосистем и создании современной мощной электротехнической и электроэнергетической промышленности.

Развитие энергетики определило значительное увеличение энерговооруженности нашего народного хозяйства. К 1980 г. промышленность в СССР потребляла 75%, сельское хозяйство—7%, транспорт — 7,3 % всей вырабатываемой энергии.

В одиннадцатой пятилетке энерговооруженность труда в колхозах и совхозах увеличилась в 1,5 раза. Одной из задач экономического и социального развития России на период до 2000 года является реализация Энергетической программы.Выработка электроэнергии возрастет в 1990 г. до 1840—1880 млрд. киловатт-часов в год, в том числе на атомных электростанциях до 390 млрд. киловатт-часов.

Следует заметить, что если первая атомная электростанция, пущенная в СССР в 1954 г обладала мощностью 5000 кВт, то в настоящее время ведется строительство атомных электростанций мощностью более 4 млн. киловатт.На первом этапе реализации Энергетической программы намечено также создать материально-техническую базу для широкого использования нетрадиционных источников энергии (солнечной, геотермальной) с прямым преобразова¬нием первичной (световой, тепловой) энергии в электрическую.

На втором этапе предусмотрено активное вовлечение этих источников энергии в энергетический баланс.В ближайшие два десятилетия должно быть завершено формирование Единой электроэнергетической системы страны с повышением ее маневренности и надежности путем строительства пиковых электростанций, линий электропередачи сверхвысокого напряжения переменного и постоянного тока, улучшения качества электроэнергии, отпускаемой потребителям.

Система свяжет между собой мощные энергетические узлы и районы потребления энергии и обеспечит наиболее ра¬циональное использование ресурсов гидравлической, тепловой и атомной энергии.Предусматривается строительство межсистемных линий электропередачи напряжением 500, 750 и 1150 кВ переменного тока и 1500 кВ постоянного тока, а также распределительных сетей напряжением 35 кВ и выше. Важнейшими межсистемными линиями являются линии Сибирь — Казахстан - Урал (1150 кВ) и Экибастуз - Центр (1500 кВ). Широкое применение электрической энергии в нашем народном хозяйстве является одним из необходимых условий ускорения перевода экономики страны на интенсивный путь развития.

Энергетическая программа предполагает ускоренные темпы электрификации народного хозяйства. Удельная электроемкость национального дохода должна повыситься на 5 — 6 % в первом десятилетии и до 15 % за 20 лет. Одновременно предусматривается рост энергопотребления на душу населения.Развитие собственно электроэнергетики также пойдет по пути интенсификации.

Техническое перевооружение в энерго- и электромашиностроении будет направлено на повышение надежности и ресурса работы машин и оборудования, снижение их металлоемкости. Будет создаваться необходимый научно-технический потенциал для производства электрооборудования на основе эффекта сверхпроводимости, машин и аппа¬ратов для термоядерных электростанций, а также для установок, работающих на солнечной энергии.Электротехника как наука является областью знаний, в которой рассматриваются электрические и магнитные явления и их практическое использование.

Современная энергетика — это в основном электроэнергетика. Электрическая энергия вырабатывается на станциях электрическими генераторами, преобразовывается на подстанциях и распределяется по линиям электропередачи и электрическим сетям. Электрическая энергия применяется во всех областях человеческой деятельности.Производственные установки на фабриках и заводах имеют в подавляющем большинстве электрический привод, т.е. приводятся в движение при помощи электрических двигателей. Для измерений наиболее широко используются электрические приборы и устройства.

Измерения неэлектрических величин при помощи электрических устройств составляют особую дисциплину.Широко применяются электрические приборы и устройства в сельском хозяйстве, связи и в быту. Современные автоматические системы управления в большинстве случаев выполняются на базе электрических и электромеханических элементов как собственно системы управления, обеспечивающие выполнение заданного закона управления, так и исполнительные органы, служащие для приведения в действие различных устройств.

Цифровые (ЦВМ) и аналоговые (АВМ) вычислительные машины, построенные на базе электрических элементов, производят сложные расчеты, например расчеты траекторий космических кораблей; входят в ряде случаев в состав автоматических систем управления, например, самодвижущихся планетоходов; обеспечивают исследование процессов в динамических систе¬мах и решают многие другие задачи вплоть до переводов с одного языка на другой.

Автоматические системы управления с применением средств вычислительной техники могут обеспечивать оптимальное выполнение производственного или другого процесса в условиях изменяющихся внешних воздействий и заданий, приспосабливаясь к ним (адаптивные системы). 1. Расчет выпрямителя 1.1. Краткие теоретические сведения Выпрямитель – устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. В зависимости от числа фаз переменного напряжения различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители.

Структурная схема выпрямителя приведена на рис. 1.