АНАЛИЗ И РАСЧЕТ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

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

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ

Методическое пособие посвящено вопросам выполнения РГР по схемотехнике аналоговых электронных устройств. В методическом пособии приводятся примеры выполнения расчетов электронных схем аналоговых устройств и даны подробные рекомендации по выбору элементов, оформлению пояснительной записки и чертежей.

Содержание

Введение

1. Задачи курсового проектирования…………………………………………….3

2. Содержание и объем курсовой работы………………………………………..4

3. Примеры выполнения расчетов……………………………………………..…5

3.1. Расчет усилителя на биполярном транзисторе…………………………..…5

3.2. Расчет усилителя на полевом транзисторе…………………………………8

3.3. Расчет усилителя с последовательной ООС……………………………….11

3.4. Расчет усилителя с заданным режимом покоя………………………….…13

3.5. Расчет устройств на операционных усилителях………………………..15

3.5.1. Расчет неинвертирующего усилителя……………………………………15

3.5.2. Расчет инвертирующего усилителя……………………………………...16

3.5.3. Расчет усилителя с дифференциальным входом………………………..17

3.5.4. Расчет интегратора………………………………………………………..18

3.5.5. Расчет дифференциатора…………………………………………….……20

3.5.6. Расчет источника напряжения……………………………………………22

3.6. Расчет стабилизатора напряжения………………………………………....23

4. Выбор элементов……………………………………………………………....24

5. Оформление пояснительной записки………………………………………...28

6. Оформление чертежа………………………………………………………….29

Литература

Введение

Представленное методическое пособие посвящено вопросам выполнения работ по аналоговой схемотехнике электронных устройств студентами- В данном пособии приводятся примеры выполнения расчетов электронных схем аналоговых устройств и даны подробные рекомендации по выбору элементов, оформлению пояснительной записки и чертежей.

Целью выполнения курсовой работы является углубленное изучение типовых аналоговых устройств:

- усилителей аналоговых сигналов,

- преобразователей аналоговых сигналов на операционных усилителях,

- источников вторичного электропитания.

1. Задачи РАСЧЕТНО_ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Выполнение работы реализует следующие цели:

а) систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний студентов по изучаемой дисциплине;

б) развитие навыков самостоятельного решения схемотехнических инженерных задач;

в) развитие навыков и умений пользоваться технической и справочной

литературой;

г) совершенствование умений в составлении текстовой документации и оформлении графической;

д) приобретение студентами знаний, умений, навыков, необходимых в

дальнейшем для выполнения дипломного проекта.

Курсовая работа должна решать инженерно-техническую задачу, включающую:

а) обоснование выбора и расчет структурной электрической схемы устройства;

б) расчет функциональных узлов и обоснования выбора комплектующих

электрорадиоэлементов и интегральных микросхем;

в) составление, описание и расчет принципиальной электрической схемы;

г) оформление технической документации.

2. Содержание и объем работы

Курсовую работу можно условно разделить на две части: пояснительную

записку и графический материал.

Пояснительная записка к курсовой работе, включая дополнительные текстовые документы, должна иметь объем 25-35 листов.

Оформление пояснительной записки и дополнительных текстовых доку-

ментов должно соответствовать требованиям стандартов.

Рекомендуется придерживаться такой последовательности изложения ма-

териала пояснительной записки:

1) титульный лист;

2) задание;

3) содержание;

4) введение;

5) анализ задания и выбор направления разработки;

6) выбор и расчет функциональной схемы электронного устройства;

7) составление принципиальной схемы и описание её работы;

8) расчет принципиальных схем, функциональных схем и узлов устрой-

ства;

9) заключение;

10) список используемых источников;

11) приложения.

Объём графической части работы составляет 0,5 листа формата А1 и дол-

жен содержать следующие чертежи:

1) схему электрическую функциональную устройства, 1 лист формата А3;

2) схему электрическую принципиальную всего вторичного источника

электропитания, 1 лист формата А3.

3) перечень элементов, 1-2 листа формата А4.

Расчет интегратора.

Пример 1. Определить рабочий диапазон частот для интегратора по схеме на рис. 3.8 при заданных значениях

Рис. 3. 8. Базовая схема интегратора

1. Согласно заданного типа ОУ имеем

2. Частота единичного усиления равна

3. Нижняя частота рабочего диапазона частот

4. Верхняя частота рабочего диапазона частот

Пример 2. Определить максимально допустимое время интегрирования интегратора, выполненного на основе ОУ при отсутствии и наличии внешних цепей компенсации, при заданных

Рис. 3. 9 . Схема инвертирующего усилителя с внешними цепями компенсации напряжения

1. для случая отсутствия цепей внешней коррекции равно

2. При компенсации только напряжения , что может быть сделано с использованием, например, схемы на рис. 3.9, получим

3. При компенсации только тока , что может быть сделано подключением между неинвертирующим входом ОУ и общей шиной корректирующего резистора (рис. 3.10.), получим

Рис. 3. 10. Обобщенная схема замещения усилителя на ОУ.

4. При компенсации как , так и получим

Расчет дифференциатора.

Пример 1. Определить рабочий диапазон частот дифференциатора по схеме на рис. 3.11., с заданными параметрами:

Рис. 3.11. Базовая схема дифференциатора

1. Конечное значение собственного коэффициента усиления ОУ приводит согласно

к ограничению верхней рабочей частоты дифференциатора

2. Для определения частоты, с которой начинает сказываться ограниченность собственной полосы пропускания ОУ, приравняем модули передаточных функций идеального дифференцирующего звена и ОУ

Тогда

Решая полученное выражение относительно , найдем и

Пример 2. Определить значение выходного напряжения суммирующего дифференциатора по схеме на рис.3.12 с заданными : U _вх1 ; U _вх2 ; U _вх3 ; C ₁ ; C ₂ ; C ₃ ; R ; ω;

Рис.3.12 Схема трехвходового суммирующего дифференциатора.

Находим

Расчет источника напряжения

Разработать источник напряжения с заданными : VD -2 C 175 K 1; U _ВЫХ ; I_H _.

1. Для согласования параметров нагрузки и стабилитрона необходимо использование ОУ.

Воспользуемся схемой на рис.3.13.

Рис.3.13 Схема источника постоянного напряжения, выполненная на основе инвертирующего усилителя.

2. Выбираем тип ОУ.

3. Выбираем ток стабилитрона I_CT.

Тогда

R_CT =( U _П - U_CTO )/ I_CT .

4. Коэффициент передачи ОУ равен

К _U = U _ВЫХ / U_CTO .

5. Задаём ток резистора R _ВХ = U_CTO /0.1 I_CT.

6. R _КОР =R _ВХ _* I+(R_CTr_CT)/(R_CT+r_CT),

где r_CT- дифференциальное сопротивление стабилитрона в области обратного пробоя.

7. Определяем b _ос = R _ВХ /( R _ВХ + R _ОС ).

8. Нестабильность выходного напряжения ∆ U _ВЫХ = R _ВЫХ ∆ I_H .

Оформление пояснительной записки

Нумерация страниц, поля. Нумерацию страниц начинают с титульного листа. Номер страницы проставляют арабской цифрой в правом верхнем углу. На странице 1 (титульный лист) номер страницы не ставится. Не нумеруют только чистые страницы, поэтому у пояснительной записки, написанной на одной стороне листа, число страниц равно числу листов.

Написание и нумерация формул. Несложные однострочные ненумерованные формулы можно помещать внутрь текста. Многострочные, нумерованные формулы располагают на середине отдельной строки, причем пробелы сверху и снизу оставляют достаточными для того, чтобы формула отчетливо выделялась среди текста. Появляющиеся в формулах новые символы должны быть расшифрованы непосредственно под формулой. После формулы ставят запятую. Первую строку расшифровки начинают со слова "где", двоеточие после него не ставят. Расшифровку символов проводят в той же последовательности, в какой они даны в формуле. Если правая часть формулы содержит дробь, то вначале расшифровывают символы числителя, а затем знаменателя. Расшифровку каждого символа делают с новой строки, выравнивая колонку строк по знаку тире. В конце каждой строки ставят точку с запятой, а в конце последней строки - точку. Формулы, на которые имеются ссылки, в тексте нумеруют арабскими цифрами. Номер формулы заключают в круглые скобки и помещают у правого края полосы (10 мм от поля). При ссылке в тексте на формулу указывают ее номер. Например, "...формуле (8)".

Таблицы. Основные требования к таблицам: логичность, экономичность построения, удобство чтения, единообразие построения однотипных таблиц. Все таблицы в проекте нумеруют насквозь арабскими цифрами. Основные заголовки в головке и боковике пишут прописными буквами, а подчинение – со строчной.

Указатель литературы. В список литературы, снабженный заголовком "Литература" включают все использованные источники. Сведения о книгах должны включать: фамилию и инициалы автора, заглавие книги, место издания, издательство и год. Фамилию автора следует указывать в именительном падеже. При наличии трех и более авторов допускается указывать фамилию и инициалы только первого из них и слова "и др.".

Оформление чертежа

Правила построения и выполнения принципиальных электрических схем установлены стандартами ЕСКД (ГОСТ 2.701-76, 2.705-75). Чтобы правильно и быстро начертить принципиальную электрическую схему, необходимо знать следующие основные правила.

Все элементы ЭУ (ЭРЭ и ИМС) на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных в стандартах ЕСКД.

Условные графические обозначения изображают в размерах, установленных в стандартах на условные графические обозначения.

Допускается все обозначения пропорционально уменьшать и увеличивать, при этом расстояние (просвет) между двумя соседними линиями условного графического обозначения должно быть не менее 1 мм.

Обычные для курсовых проектов масштабы: уменьшения 1:2, увеличения 2:1.

Линии связи должны иметь наименьшее количество изломов и пересечений. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм.

Графические обозначения элементов следует выполнять линиями той же толщины, что и линии связи. Линии связи выполняют толщиной от 0,2 до 1 мм в зависимости от формата схем и графических обозначений. Рекомендуемая толщина линии от 0,3 до 0,4 мм.

В соответствии с ГОСТ 2.751-73 в узлах электрической связи необходимо показать точки в виде зачерненных кружков.

При изготовлении схем, имеющих входы и выходы, входы, как правило, располагают слева, а выходы - справа.

Вычерчивая схему, следует предусматривать около условных обозначений элементов место для записи из позиционных обозначений.

Для быстрого нахождения упоминаемых в тексте элементов на схеме принята позиционная система их нумерации (ГОСТ 2.702-75). По этой системе порядковые номера элементам схем следует присваивать, начиная с единицы в пределах каждого вида элементов (резисторы, конденсаторы, полупроводниковые приборы и т.д.), которым на схеме дано одинаковое буквенное обозначение, например, R1, R2, RЗ, С1, С2, СЗ и т.д. порядковые номера присваивают в соответствии с последовательностью расположения элементов на схеме сверху вниз в направлении слева направо.

Позиционные обозначения проставляют на схеме рядом с условными графическими обозначениями элементов с правой стороны или над ними.

Около условных графических обозначений элементов допускается указывать номиналы резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, а также маркировку электровакуумных, ионных, полупроводниковых приборов и микросхем.

Данные об элементах принципиальной схемы, полученные в результате электрического расчета и выбора типономиналов элементов, записывают в перечень элементов. Перечень выполняют в виде таблицы либо на листе ватмана с изображением полной принципиальной схемы, либо на листах формата А4 самостоятельным документом, который помещают в пояснительную записку.

Графическая часть проекта выполняется карандашом, тушью или с помощью компьютера (выводом через плоттер) на листах чертёжной бумаги (с плотностью более 150 г/м²) формата А1 или А2 по ГОСТ 2.301-68 в масштабах 1:1, 1:2,5, 1:5, 2:1, 2,5:1, 4:1.

Каждый формат в чертежах оформляется рамкой, которая проводится сплошной толстой основной линией на расстоянии 5 мм от правой нижней и верхней сторон внешней рамки и на расстоянии 20мм слева. Последнее поле используется для подшивки чертежей. В правом нижнем углу формата помещают основную надпись (угловой штамп).

На каждом чертеже наносится основная надпись, форма и состав которой определяется ГОСТ 2.104-68. Она располагается в правом нижнем углу конструкторских документов.

Основная надпись. Форма 1 . Размеры.

В графах основной надписи (номера граф по форме ГОСТ 2.101- 68 показаны в скобках) указывают:

в графе 1 – наименование изделия (в соответствии с ГОСТ 2.109 - 73);

в графе 2 – обозначение документа по ГОСТ 2.201 - 80 (дипломный проект);

в графе 3 – обозначение материала детали;

в графе 5 – масса изделия;

в графе 9 – наименование, различительный индекс или шифр предприятия, выпустившего документы (БНТУ, гр. 113417);

в графе 10 – характер работы, выполняемой лицом, подписывающим документ. В учебных заведениях для дипломных проектов устанавливается следующее соответствие:

Разраб. Исполнитель (студент)

Пров. Руководитель

в графе 11 – фамилии лиц, подписавших документ;

в графе 12 – подписи лиц, фамилии которых указаны в графе 11;

в графе 13 – дата подписания.

Чертежи, содержащие упрощённые изображения (теоретические зависимости, временные диаграммы, программные алгоритмы, фотографии и т.д.), могут содержать упрощенную основную надпись (штамп) следующего вида:

Перечень элементов схемы (пример заполнения)

Спецификация устройства (пример заполнения)

ЛИТЕРАТУРА

1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. – М.: Горячая линия-Телеком, 2000. - 768 с.

2. Ткаченко Ф.А. Техническая электроника. - Мн.: Дизайн ПРО, 2002, 368 c.

3. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов.-М.: Высш.школа, 1982.-496с.

4. Ширин И.Я. Схемотехника аналоговых и цифровых устройств: Учебное пособие.-Мн.БНТУ, 2005, 310с.

5. Изьюрова Г.И., Королев Г.В. и др. Расчет электронных схем. - М.: Высшая школа, 1987.

6. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство.- М.: Мир, 1982, 512c.

7. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах.- М.:Мир, 1986.

8. Карлашук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. - М: Солон-Р, 2000. - 506 с.

9. Ширин И.Я., Ланевский А.В. Применение программы Electronics Workbench в лабораторных исследованиях. - Мн., УП Технопринт, 2001. - 37 с.