Расчет аналитического (идеального) значения входного сигнала. Расчет формы выходного сигнала и определение физического значения искомой величины

Страницы работы

Содержание работы

          РГР №2

I.Исходные данные:

1.Форма входного сигнала непрерывная, периодическая последовательность разнополярных прямоугольных импульсов.

По окончании последнего входного импульса выходное напряжение автоматически сбрасывается в ноль.

2.Длительность, амплитуда и полярность импульсов.

3.Длительность пауз между импульсами и между последовательностями импульсов 1 мкс., следовательно период равен:

T = t1+t2+t3+t4+4 мкс = (5.7+1+2+3+4) мкс =15.7мкс

4.Диопазон минимального резистора обрамления: Rmin= (10-15) кОм.

II.Содержание расчетов:

1.Рассчитаем аналитическое (идеальное) значение искомой величины:

Uвх.ср.анал( t ).= (1/T)*0òTUвх.( t )dt =(0ò5.7 (-2)dt+6.7ò7.7 4dt+8.7ò10.7 5dt+11.7ò14.7 dt) /15.7 В= =(1/15.7)*(-2*5.7+(30.8-26.8)+(53.5-43.5)+(14.7-11.7)) В=5.6/15.7=0.35668 B

2.Подберем номиналы элементов устройства (из ряда Е24) так, чтобы физическое ( реальное) значение искомой величины имело минимальное отклонение от аналитического:

R1 =10 кОм   =>   C=1.57 нФ=(Е24)1.6 нФ  =>  T=16 мкс

R2 =11 кОм   =>   C=1.43 нФ=(E24)1.5 нФ  =>  T=16.5 мкс

R3 =12 кОм   =>   C=1.31 нФ=(E24)1.3 нФ  =>  T=15.6 мкс

R4 =13 кОм   =>   C=1.21 нФ=(E24)1.2 нФ  =>  T=15.6 мкс

R5 =15 кОм   =>   C=1.05 нФ=(E24)1 нФ  =>  T=15 мкс

T=15.7мкс~ 15.6мкс  =>   Rном.=13 кОм

                                            С=1.2 нФ

                                            Tинт.=Rном.*C=15.6 мкс

3.Рассчитаем форму выходного сигнала и определим физическое значение искомой величины:

Uвх.ср.физ( t )=(1/Tинт)*0òTUвх.( t ) dt=

    =(0ò5.7 (-2)dt+6.7ò7.7 4dt+8.7ò10.7 5dt+11.7ò14.7dt)/15.6В=0.35897 В

Uвых( t1)=(-1/Tинт)*0òt1 Uвх ( t )dt=(-.1/15.6)*0ò5.7(-2) dt=0.7308 B

00Uвых.( t2)=(-1/15.6.)*6.7ò7.7 4 dt + Uвых (t1 ) = (-1/15.6)*(30.8-26.8) B+0.7308 B=

   =0.4736 B

Uвых.( t3)=(-1/15.6)*8.7ò10.75 dt + 0.4736 B=-0.1674 B

Uвых.( t4)=(-.1/15.6)*11.7ò14.7 dt – 0.1674 B=-0.3597 B

4.Оценим погрешность устройства:

d, % =((Uвх.ср.физ.-Uвх.ср.анал.)/ Uвх.ср.анал )*100%.=((0.35897-0.35668)/0.35668)*100%= =0.64 %

5.Требования к ОУ:

1.Uвых.max.ОУ>=| Uвых.max.инт. |

Uвых.max.ОУ>=0.7308 В

2.(nUвых)max.ОУ>=(nUвых.)max.инт.,

т.к. Uвых.( t ).=(1/Tинт.)* 0òTUвх.( t )dt

(nUвых)max ОУ>=(d Uвых max/dt)=|Uвх.max|/Tинт=0.32В/мкс

Подходящие по требованиям операционные усилители:

140УД1Б, 140УД2, 140УД5А, 140УД5Б, 140УД9, 140УД10, 140УД11, 140УД12.

Для реализации устройства выберем 140УД10

                                                            РГР №3

1. Исходные данные­­

EК=+10,+15,+20 В

EСМ=-3 В

RН=1 кОм

VT1¸VT6 на выбор из следующей таблицы:

2.  2.  Графический материал

Принципиальная схема инвертора

 3. Расчетная часть

а) Выберем питание (минимально возможное), если должно выполняться  EК > U1ВЫХ  ;  EК=+15 В

б) Вычислим R К

U1ВЫХ=EК*RН/(RК+RН); RК=(EК*RН)/ U1ВЫХ–RН=0.25кОм;

RК(Е24)=0.24кОм

в) Выбор транзистора:

UКДОП³EК ; UКДОП³+15 В;

IКДОП³IКН=EК/RК=15 В/0.24кОм= 62.5 мА;

PКДОП³E2КДОП/8*RК=117,187 мВт

Исходя из этого, выбираем  транзистор с минимальным номером VT5

г) Расчитаем RБ и RCМ из условий запирания и насыщения

|-UБЭЗ. |=|-EСМ|*RБ/(RБ+RCМ)- U0ВХ* RСМ/(RБ+RCМ)                 (1) 

IБ1= U1ВХ/RБ-|-EСМ|/RСМ=IБН*(N+1),                                          (2)

где IБН=IКН/b=EК/b*RК   =15 В/70*0.24кОм=0.893мА

         Решим эту систему уравнений с помощью введения коэффициента

a=(|-EСМ|-|-UБЭЗ. |)/(U0ВХ+|-UБЭЗ. |)=2,6 В/0,8 В=3,25

RБ=b* RК*(a* U1ВХ-|-EСМ|)/a*EК*(N+1)=0.3308кОм

RСМ=a*RБ

д) Уточним значения NРАСЧ. и |-UБЭЗ. | выбирая пару RБ и RСМ так, чтобы NРАСЧ  имело минимальное отклонение от заданного

RБ.РАСЧ.=0.3308кОм Þ RБ.РАСЧ.MIN(E24)=0.33кОм , RБ.РАСЧ.MAX(E24)=0.36кОм

RСМ.РАСЧ.1=1,072кОм ÞRСМ.РАСЧ.MIN(E24)=1кОм, RСМ.РАСЧ.MAX(E24)=1,1кОм,

RСМ.РАСЧ..2=1,17кОм ÞRСМ.РАСЧ.MIN(E24)=1,1кОм, RСМ.РАСЧ.MAX(E24)=1,2кОм,

 таким образом мы имеем 6 различных вариантов.

         Расчитаем N и |-UБЭЗ. | для каждого варианта из условий насыщения и запирания (1) и (2)

1) N= (U1ВХ*RСМ –|- ЕСМ |*RБ )/ RСМ*RБ *IБН -1 

2) |-UБЭЗ. |=|-EСМ|*RБ/(RБ+RCМ)- U0ВХ* RСМ/(RБ+RCМ)

Составим таблицу по полученным данным

Из таблицы видим, что N РАСЧ. Имеет минимальное отклонение от N ЗАД . при RБ=0.33кОм, RСМ=1,1кОм

е) Определим временные характеристики t-ф, t+ф  и tр :

t-ф=tb*ln(1+1/NРАСЧ.)=(1+b)/2pfa*ln(1+1/NРАСЧ)=0,412мкс

tр=tb*ln(1+NРАСЧ./(1+|IБ2| / IБН))= 1,738мкс

t+ф=tb*ln(1+IБН/|IБ2|)=0,873мкс,

где |IБ2| - запирающий ток базы |IБ2|=|-EСМ|/RСМ - U0ВХ/RБ =1.515мА 

tb=(1+b)/2pfa  =1.884 мкс

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Электроника
Тип:
Расчетно-графические работы
Размер файла:
43 Kb
Скачали:
0