Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА

 

Методические указания к выполнению курсовой работы для технических специальностей заочной формы  обучения

(вариант II)

 

 

Составитель: А.Э. Сидорова, ассистент

 

Тюмень

ТИУ

2017

 

Электроника и схемотехника: методические указания к выполнению курсовой работы (вариант II) для студентов технических специальностей заочной формы обучения / сост. А. Э. Сидорова; Тюменский индустриальный университет.– Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2017.– 26 с.

 

 

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры кибернетических систем

«_____»  _____________ 2016 года, протокол №___.

 

 

Аннотация

 

Методические указания к выполнению курсовой  работы (вариант II) предназначены для студентов, обучающихся по техническим специальностям.  Дисциплина изучается в одном или двух семестрах.

Приведено содержание части упрощенного инженерного расчета автогенератора с мостом Вина, работающего на низкоомную нагрузку, в приложениях приведено содержание курсовой работы, вид титульного листа, ряды номинальных базовых электронных элементов.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение                                                                                   4

1. Правила выбора темы курсовой работы                             5

2. Типовая структура и требования к содержанию ее разделов     5

3. Рекомендации по выполнению отдельных разделов курсовой работы 6

4. Примерные нормы времени на выполнение работы                   21

5. Требования к оформлению работы                                              21

6. Порядок защиты работы, критерии оценки                                          21

7. Список рекомендуемой литературы                                             22

  Приложение А                                                                            23

 Приложение Б                                                                             24

  Приложение В                                                                            25

 

 

Введение

Назначение методических указаний

В курсовой работе производится выполнение  упрощенного инженерного расчета автогенератора с мостом Вина.

Основными задачами выполнения курсовой работы является формирование у обучающихся необходимых знаний основных электротехнических законов и методов инженерного расчета автогенератора с мостом Вина, работающего на низкоомную нагрузку. Упрощенный инженерный расчет предполагает проведение самых простых алгебраических  вычислений.

В результате выполнения курсовой работы  студент должен

знать:

- принципы работы основных электрических узлов и схем, особенности их применения, их рабочие характеристики;

- элементную базу современных полупроводниковых устройств;

- базовые элементы электроники, их свойства и сравнительные характеристики;

- параметры и характеристики полупроводниковых приборов.

уметь:

- читать электрические и электронные схемы;

- использовать пакеты прикладных программ для произведения инженерных и прочих расчетов, такие как Mathcad.

владеть:

- методами инженерных расчетов для различных электронных узлов и устройств;

- способность анализировать работу электронных схем в нормальном режиме;

- умением принимать решения при выборе и анализе различных электронных элементов.

 

 

Рекомендации по выполнению отдельных разделов курсовой работы

 

 Выбор блок-схемы

Автономный источник синусоидальных колебаний, работающий в режиме самовозбуждения, называется генератором. Он является преобразователем энергии источника питания в энергию колебаний переменного тока требуемой частоты.

RC-генераторами называются автогенераторы, частота входных колебаний которых определяется цепями, состоящими из сопротивлений и емкостей.

Структурная схема RC-автогенератора с мостом Вина может быть представлена в виде замкнутой системы.

Рис. 1 Блок-схема автогенератора с мостом Вина

 

Источник питания (на схеме не обозначен);

Ø Цепь Вина (ЦВ) используется как частотозадающая цепь и ЦПОС –цепь положительной обратной связи;

Ø Эмиттерный повторитель (ЭП) служит для согласования фазирующей цепи с усилителем напряжения по сопротивлению;

Ø Усилители напряжения (УН№1, УН№2) обеспечивают баланс фаз и баланс амплитуд (при введении нелинейной отрицательной обратной связи, ЦООС –цепь отрицательной обратной связи).

 

Расчет элементов используемых в схеме

 

Перед тем как начать расчет усилителей напряжения необходимо рассчитать входное сопротивление моста Вина, учесть отрицательную обратную связь, которую мы вводим для стабилизации коэффициента усиления, а значит и выходного сигнала.

Цепь Вина

 

Рис. 2 Принципиальная электрическая схема цепи Вина

 

Перед тем как начать расчет усилителя напряжения нам надо рассчитать входное сопротивление моста Вина, учесть отрицательную обратную связь, которую мы вводим для стабилизации коэффициента усиления, а значит и выходного сигнала.

Изменение частоты производится дискретно (грубо) с помощью конденсаторов и плавно с помощью переменных резисторов.

Входное сопротивление моста Вина определяется следующим образом:

На частоте квазирезонанса следовательно:

Выходное сопротивление моста Вина определяется:

На частоте квазирезонанса           

Нагрузкой для моста Вина является эмиттерный повторитель на транзисторах VT1 и VT2 , поэтому предположим, что входное сопротивление эмиттерного повторителя будет максимально большим – в пределах от 150 до 250 кОм. Для того, чтобы R_вхп не шунтировало мост Вина:

 (Ом)

 (Ом)

Примем значения сопротивлений резисторов цепи Вина R1 и R3, равными максимальному значению сопротивления цепи Вина (R_maxЦВ), а значения R2 и R4, равными минимальному значению (R_mixЦВ).

R₁=R₃= (Ом), а R₂=R₄= (Ом).

Определим значение выходного сопротивления цепи Вина:

 (Ом)

 (Ом)

Определим значение входного сопротивления цепи Вина:

(Ом)

 (Ом)

 

Рассчитаем ёмкости C1÷С12:

          

1. Для первого диапазона (X) Гц ¸ (10X) Гц, (Х=f_н из технического задания), при R₁+R₂= Ом :

 (Ф),

принимаем  = (Ф)

Пересчитаем значения первого частотного диапазона в соответствии с принятыми значениями емкостей конденсаторов С₁,С₂:

 (Ф),    (Ф)

2. Для второго диапазона (10X) Гц ¸ (100X) Гц:

 (Ф)

принимаем C₃=C₄= (Ф)

Пересчитаем значения второго частотного диапазона в соответствии с принятыми значениями емкостей конденсаторов С₃,С₄:

 (Ф),    (Ф)

 

3. Для третьего диапазона (100X) Гц ¸ (1000X) Гц:

 (Ф)

принимаем C₅=C₆= (Ф)

Пересчитаем значения третьего частотного диапазона в соответствии с принятыми значениями емкостей конденсаторов C₅=C₆:

 (Ф),    (Ф)

        

Определим токи, протекающие в резисторах:

 

(А)

 (А)

Предварительный усилитель

Рис. 3 Принципиальная электрическая схема предварительного усилителя

 

 

Этот усилитель выполняет две основные функции:

à обеспечивает баланс фаз

à обеспечивает коэффициент усиления ³ 3

 

Рассчитаем элементы, относящиеся к усилительному каскаду на транзисторе VT4.

Усилитель напряжения работает на нагрузку, на мост Вина, на ООС.

U_вых.у = U_{н ус. напр} = (В)

Рассчитаем скорректированное значение сопротивления нагрузки двухкаскадного усилителя:

R_{н ус. напря скоррект} = R_ООС||R_вхЦВmin.||R_{н ус. напр} (Ом)

 

Определим ток в нагрузке:

    (А)

Зададимся I_Kmin4 и U_КЭmin4 :

(мА)

(В)

Определим I_KMAX4:

I_Kmax4 = (2~5) ∙ (2·I_H4 + I_Kmin4) (А)

Определим l₄ :

Определим напряжение питания:

Зададимся g₄ = 0,05

 (В)

Принимаем Е_К = (В)

Пересчитаем g₄

Определяем значение сопротивления резистора в цепи коллектора транзистора VT4:

(Ом)

Принимаем R₁₆ = (Ом)

Определим падение напряжения на резисторе R₁₇ и величину напряжения, до которого зарядится конденсатор С₂₀:

U_R17 = E_K · g₄ (В)

U_C20 = ∙U_вых.у. + U_КЭmin4 + U_R17   (В)

Определим покоя транзистора VT_{4 -} I_П4:

(мА)

Определим напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора VT4 - U_КЭ4:

U_КЭ4 = E_K – (I_П4+ I_Kmin4) ∙ R₁₆ - U_R17 (В)

Определим допустимую мощность, рассеиваемую на транзисторе VT4:

P_КДОП = I_П4 · U_КЭ4 (Вт)

Выбираем транзистор VT4, соответствующий по мощности (должна не менее чем в два раза превышать расчетную P_Кдоп), напряжению на участке коллектор – эмиттер (должно быть больше), основные характеристики сводим в таблицу вида:

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ доп, В	Ikmax, A	βmin	Iко, мА
VT4

 

Так как значение I_k0 сильно отличается от I_Kmin4, то произведем перерасчет с учетом того, что I_Kmin4= I_ko=30 мкА

Определим максимальный ток коллектора транзистора VT4 - I_Kmax4 :

I_Kmax4 = (2~5) ∙· (2·I_H4 + I_Kmin4) (мА)

Определим ток базы транзистора VT4:

 (мА)

Определим резистор в цепи эмиттера:

 (Ом) По ряду Е24 принимаем R₁₇= Ом.

Определим ток делителя:

I_Д = (2~5)· I_Б4 (мА)

Определим значения сопротивлений резисторов делителя базы:

U_R16=R₁₆∙( ) (В)

 (Ом)

Принимаем R₁₄= (Ом)

U_БЭ4= -R₁₄∙( ) (В)

 (Ом)

Принимаем R₁₅= (Ом)

 (А)

Определим значение емкости конденсатора в цепи эмиттера:

(Ф)

Принимаем С₁₉ = (мкФ)

Определим коэффициент усиления каскада на транзисторе VT4:

,

где значение сопротивления в области базы примем r_Б4 = 400 (Ом).

 (Ом)

R_к~4 = R_H4 || R₁₆ (Ом)

Определим входное и выходное сопротивления каскада на транзисторе VT4:

R_ВХ4= R₁₄ || R₁₅ || (r_Б4 + r_Э4· (1+b₄)) (Ом)

r_К4 =    (Ом)

R_ВЫХ4 = r_K4 || R₁₆ (Ом)

Определим входное напряжение каскада на транзисторе VT4:

(В)

Рассчитаем элементы, относящиеся к усилительному каскаду на транзисторе VT3.

_. = U_вх4 (В)

R_{н ус.наVT3} = R_ВХ4= (Ом)

Определим ток в нагрузке:

   (мА)

Зададимся значениями тока и напряжения I_Kmin3 и U_КЭmin3:

(мА)

 (В)

Определим максимальное значение тока коллектора транзистора VT3 - I_KMAX3 :

 

I_Kmax3 = (2~5) · (2·I_H3 + I_Kmin3) (мА)

Определим величину  :

 

Определяем значение сопротивления резистора в цепи коллектора транзистора VT3:

(Ом)

Принимаем R₁₁ = (Ом)

Определим падение напряжения на разделительном конденсаторе С₁₇:

U_C17 = ∙ _. + U_КЭmin3 + U_R12 (В)

Определим ток покоя транзистора VT3I_П3 :

(мА)

Определим значения напряжения на участке коллектор-эмиттер транзистора VT3:

 

U_КЭ3 = E_K – (I_П3+ I_Kmin3)· R₁₁ - U_R12 ( В )

Определим допустимую мощность, рассеиваемую на транзисторе VT3:

 

P_КДОП = I_П3 · U_КЭ3 (Вт)

Выбираем транзистор VT3, в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида:

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ доп, В	Ikmax, A	βmin	Iко, мА
VT3

 

Определим ток базы транзистора VT3:

 (мА)

Определим значение сопротивления резистора в цепи эмиттера:

 (Ом)

По ряду Е24 принимаем R₁₂= (Ом)

Определим ток делителя:

I_Д = (2~5)· I_б3 (мА)

Определим значение сопротивлений резисторов делителя базы:

U_R11=R₁₁∙( ) (В)

(Ом)

Принимаем R10= (Ом)

 

U_БЭ3= -R₁₀∙( ) (В)

 

 (Ом)

Принимаем R₉= (Ом)

 (А)

Определим значение емкости конденсатора в цепи эмиттера :

    (Ф)

Принимаем С₁₆ = (Ф)

Определим коэффициент усиления каскада (без ООС) на транзисторе VT3:

где: r_Б3 = 400 (Ом)

 (Ом)

R_K~3 = R_H3 || R₁₁ (Ом)

Определим входное сопротивление каскада на транзисторе VT3:

R_ВХ3=R₁₀||R₉||(r_б3+r_э3 (1+b₃)) (Ом)

Определим выходное сопротивление каскада на транзисторе VT3:

r_К3 =    (Ом)

R_ВЫХ4 = r_K3 || R₁₁  (Ом)

Определим общий коэффициент усиления каскадов:

 

K=K₃∙K₄

 

Определим входное напряжение предварительного усилителя:

 (В)

 

3.4 Эмиттерный повторитель №1 на транзисторах VT 2, VT 1

Рис.8 Принципиальная электрическая схема эмиттерного повторителя №1 на транзисторах VT2, VT1

 

Нагрузкой этого эмиттерного повторителя является предварительный усилитель, поэтому:

U_Н = U_BX.У= (В)

R_Н = R_ВХ.3= (Ом)

 

Примем значение тока покоя транзистора VT2 равным 5 мА

I_П2 = 5    (мА)

Примем значение максимального напряжения на участке коллектор-эмиттер равным 20 В, тогда минимальное значение этого напряжения составит:

U_КЭ2min= 0,1∙U_КЭ2max = 2 (В)

    Рассчитаем значение напряжения U_КЭ2:

U_КЭ2=Uн+ U_КЭ2min (В)

Определим мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора VT2:

P_Кдоп2= U_КЭ2·I_П2 (Вт)

Определим напряжение источника питания:

Ек=2∙U_КЭ2 (В)

Примем Ек= (В)

 

Выбираем транзисторы VT1, VT2, в соответствии с полученными параметрами, основные характеристики сводим в таблицу вида:

	Модель	Тип	P, Вт	Uкэ доп, В	Ikmax, A	βmin	fгр, МГц	Cк, пФ	Iко, мА
VT1
VT2

 

Определим ток базы транзистора VT2:

(мА)

Определим ток базы и ток покоя транзистора VT1:

По графику зависимости  от тока эмиттера определяем, что ≈7,5.

(А)

 (А)

Примем значение тока делителя равным:  (А)

Определим значение сопротивления резистора в цепи эмиттера транзистора VT2:

I_R8=I_б2+I_{П2 (}А)

 (Ом)

Принимаем R₈ = (Oм)

U_КЭ2=Е_К-R₈∙I_R8  (В)

U_R8=R₈∙I_{R8  (В)}

Примем значение сопротивления резистора R₇ =6200 Ом:

Тогда:

I_R7= I_б1 (А)

U_R7=R₇∙I_R7 (В)

Определим значение сопротивлений резисторов в цепи делителя:

(А)

 (Ом)

Принимаем R₅ = (Ом)

U_R5=R₅∙I_R5 (В)

 (В)

 (А)

(Ом)

Принимаем R₆ = (Ом)

Будем вести расчет эмиттерного повторителя по переменному току:

Определим эквивалентное сопротивление эмиттера R_Э~ :

R_Э~ = R_H || R₅ || R₆ || R₈ (Ом)

Определим коэффициент передачи повторителя:

(Ом)

.

Определим входное сопротивление повторителя:

(Ом)

Определим выходное сопротивление повторителя:

 R_ВЫХ.П = r_Э2 (Ом)

Определим значение емкости конденсатора С₁₄:

    (Ф)

Примем С₁₄= (мкФ)

Определим входное напряжение повторителя:

 (В)

 Карты режимов

 

    В карте режимов необходимо привести информацию обо всех элементах рассчитанного устройства, сведенную в таблицы, следующего вида:

 

    Резисторы:

Позиционное обозначение	R, Ом	U, В	I, А	P, Вт	Тип
R1*	22000	0,698	0,000032	0,000022	СП3-30-0,125

          

Конденсаторы:

Позиционное обозначение	C, мкФ	U, В	UMAX, В	Тип
С1*	0,043	0,655	25	К10-17

               

Транзисторы:

Позиционное обозначение	Uбэ, В	Uкэ, В	IБ, А	IК, А	IЭ, А	PК, Вт	Тип
VT1*	0,638	4,819	0,0000039	0,000029	0,000033	0,00014	1Т311Л

               

Стабилитроны:

Позиционное обозначение	UСТ, В	I, мА	P, мВт	Тип
VD1*	12	22,549	0,2705	КС512А1

 

              *-примеры

Спецификация элементов

    В спецификации элементов необходимо привести информацию о количестве, наименовании, типе и позиционном обозначении (номере) всех элементах рассчитанного устройства, сведенную в таблицы, следующего вида:

Резисторы:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
R2, R4, R5, R6…*	МЛТ-0,125	35

Конденсаторы:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
C1, C2, C3, C4, C5…*	К10-17	19

Транзисторы:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
VT1, VT2, VT3…*	1T311Л	8

Стабилитроны:

Позиционное обозначение	Наименование	Количество
VD1*	КС512А1	1

* - примеры

 

Примерные нормы времени на выполнение работы

    Нормы времени на выполнение данной курсовой работы приведены в таблице:

 

Вид работы	Расчет	Работа со справочными материалами	Оформление	Работа с преподавателем
Расчет автогенератора с мостом Вина	3ч	1ч	1ч	1ч
Составление карты режимов	-	0,5ч	0,25ч	-
Составление спецификации	-	0,5ч	0,25ч	-
Проработка теоретической части	-	1ч	0,5ч	-
Защита	-	-	-	1ч
Итого:	3ч	3ч	2ч	2ч

 

5. Требования к оформлению работы

 

    Оформление контрольной работы производится согласно ГОСТ 7.32-2001 «Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления». Пример оформления титульного листа приведен в приложении Б. Оформление карты режимов и спецификаций приведены на страницах 14 и 15 данных методических указаний.

 

Список рекомендуемой литературы.

1. Гусев, Владимир Георгиевич.  Электроника и микропроцессорная техника [Текст] : учебник для студентов вузов / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. - 5-е изд., стер. - М. : Высшая школа, 2008. - 799 с.

2. Лачин, Вячеслав Иванович.  Электроника [Текст] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки В. И. Лачин, Н. С. Савелов. - 6-е изд., перераб. и доп. - Ростов н/Д : Феникс, 2007. - 703 с

3. Павлов, Владимир Николаевич.  Схемотехника аналоговых электронных устройств [Текст] : учебник для студентов вузов/ В.Н. Павлов, В.Н. Ногин . - 3-е изд. - М. : Горячая линия - Телеком, 2005. - 320 с.

Приложение А

Содержание курсовой работы

Содержание

 

1. Техническое задание.                                                                   

2. Возможная область применения автогенератора                            

3. Выбор блок-схемы.                                                                      

4. Расчет цепи Вина                                                           

5.  Расчет отрицательной нелинейной обратной связи                                 

6. Расчет предварительного усилителя на транзисторах VT3-VT4

7. Расчет повторителя на транзисторах VT1, VT2                              

8. Карты режимов                                                                       

9. Спецификация элементов                                                        

10.Технология производства и изготовления печатных и монтажных плат         

11.Список использованных источников.                                                                      

 

Приложение Б

Пример титульного листа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе

по дисциплине «Электроника и схемотехника»

Или

Приложение В

ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА

 

Методические указания к выполнению курсовой работы для технических специальностей заочной формы обучения

(вариант II)

 

 

Составитель

СИДОРОВА Анастасия Эдуардовна

В авторской редакции

 

 

 

 

Ответственный редактор

Кузяков О. Н., д.т.н., профессор

 

Подписано в печать          Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л.1,6.

Тираж 35 экз. Заказ № .

 

ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА

 

Методические указания к выполнению курсовой работы для технических специальностей заочной формы  обучения

(вариант II)

 

 

Составитель: А.Э. Сидорова, ассистент

 

Тюмень

ТИУ

2017

 

Электроника и схемотехника: методические указания к выполнению курсовой работы (вариант II) для студентов технических специальностей заочной формы обучения / сост. А. Э. Сидорова; Тюменский индустриальный университет.– Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2017.– 26 с.

 

 

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры кибернетических систем

«_____»  _____________ 2016 года, протокол №___.

 

 

Аннотация

 

Методические указания к выполнению курсовой  работы (вариант II) предназначены для студентов, обучающихся по техническим специальностям.  Дисциплина изучается в одном или двух семестрах.

Приведено содержание части упрощенного инженерного расчета автогенератора с мостом Вина, работающего на низкоомную нагрузку, в приложениях приведено содержание курсовой работы, вид титульного листа, ряды номинальных базовых электронных элементов.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение                                                                                   4

1. Правила выбора темы курсовой работы                             5

2. Типовая структура и требования к содержанию ее разделов     5

3. Рекомендации по выполнению отдельных разделов курсовой работы 6

4. Примерные нормы времени на выполнение работы                   21

5. Требования к оформлению работы                                              21

6. Порядок защиты работы, критерии оценки                                          21

7. Список рекомендуемой литературы                                             22

  Приложение А                                                                            23

 Приложение Б                                                                             24

  Приложение В                                                                            25

 

 

Введение

Назначение методических указаний

В курсовой работе производится выполнение  упрощенного инженерного расчета автогенератора с мостом Вина.

Основными задачами выполнения курсовой работы является формирование у обучающихся необходимых знаний основных электротехнических законов и методов инженерного расчета автогенератора с мостом Вина, работающего на низкоомную нагрузку. Упрощенный инженерный расчет предполагает проведение самых простых алгебраических  вычислений.

В результате выполнения курсовой работы  студент должен

знать:

- принципы работы основных электрических узлов и схем, особенности их применения, их рабочие характеристики;

- элементную базу современных полупроводниковых устройств;

- базовые элементы электроники, их свойства и сравнительные характеристики;

- параметры и характеристики полупроводниковых приборов.

уметь:

- читать электрические и электронные схемы;

- использовать пакеты прикладных программ для произведения инженерных и прочих расчетов, такие как Mathcad.

владеть:

- методами инженерных расчетов для различных электронных узлов и устройств;

- способность анализировать работу электронных схем в нормальном режиме;

- умением принимать решения при выборе и анализе различных электронных элементов.