Общая электроника: Методические указания к выполнению контрольной работы

Министерство образования Российской Федерации

Марийский государственный технический университет

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания к выполнению

контрольной работы для студентов очной и заочной форм обучения специальностей:

220500 «Проектирование и технология ЭВС»

200800 «Проектирование и технология РЭС»

210100 «Управление и информатика в ТС»

201500 «Бытовая радиоаппаратура»

Йошкар-Ола

2003

УДК 681. 34.

Схемотехника электронных средств

Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов очной и заочной форм обучения специальностей:

220500 «Проектирование и технология ЭВС»

200800 «Проектирование и технология РЭС»

210100 «Управление и информатика в ТС»

201500 «Бытовая радиоаппаратура»

/Сост. Б.Ф. Лаврентьев – Йошкар-Ола; МарГТУ, 2003. Ó

Приводится содержание контрольной работы по общей электронике и основные требования к ее оформлению. Контрольная работа посвящена элементной базе и содержит шесть вопросов.

Печатается по разрешению редакционно-издательского совета МарГТУ.

Рецензент: А.А. Власов, к.т.н., доцент кафедры «Информационно-вычислительных комплексов».

Ó Марийский государственный технический университет, 2003.

1. Задачи контрольной работы

Основной  задачей контрольной работы является знакомство с элементной базой электроники и расчет аналоговых электронных устройств.

2. Объём и содержание контрольной работы

Контрольная работа состоит из расчётно-пояснительной записки объёмом 8 ¸ 12 листов.

Расчётно-пояснительная записка должна иметь титульный лист, который содержит наименование дисциплины, фамилию студента, фамилию руководителя и оценку работы. На второй странице должен быть номер варианта и техническое задание. Расчётно-пояснительная записка должна быть аккуратно оформлена, подшита и пронумерована. Чертежи должны быть выполнены в соответствии с ЕСКД. Перечень элементов может быть дан в пояснительной записке.

В конце пояснительной записки необходимо привести перечень используемой литературы.

3. Содержание контрольной работы

Контрольная работа посвящена элементной базе электроники и содержит шесть вопросов.

3.1. Вопрос 1. Является теоретическим и связан с элементной базой. (Выполняется студентами заочной формы обучения).

3.2. Вопрос 2. Посвящён расчёту цепи, состоящей из последовательно соединённых диода VD и резистора R, к которой подключено входное напряжение U_вх, состоящее из постоянной составляющей U₀ и синусоидальной составляющей U_~=U_мак sin(wt)

U_вх=U₀+U_мак sin(wt)

Значения U_вх0 и U_~ даны в заданиях (Приложение 1).

Методика расчета приведена в литературе [Л4. стр. 42 ¸ 46].

 

Рис. 1. Рассчитываемая цепь RD

Для решения используется графоаналитический метод зеркального отображения (метод пересечения характеристик). В соответствии с этим методом находят ВАХ диода и строят на ней нагрузочную прямую для постоянной составляющей U_вх=U_д+J₀R_н. Точка пересечения А определяет постоянную составляющую тока J₀ и падения напряжения на диоде U_д.. Затем проводятся две параллельные линии U₀+U_мак и U₀-U_мак, и определяются точки В и С, которые позволяют определить J_мак, J_мин, U_д.мак, U_д.мин. Записываем значения тока J(t) и напряжения U_д.(t).

J(t)=J₀+(J_max-J₀)sin(wt)

Рис. 2. Расчет цепи RD методом зеркального отображения

3.3. Вопрос 3. Построение амплитудной характеристики  функционального устройства на ОУ. Нарисовать функциональное устройство на ОУ в соответствии с вашим вариантом и построить его амплитудную характеристику. Полное функциональное устройство на ОУ приведено на рис. 3.

Для инвертирующего усилителя:

Для неинвертирующего усилителя:

Z₂ – сопротивление обратной связи.

Сопротивление открытых диодов составляет 50 Ом, закрытых более 1000 кОм.

Рис. 3. Полное функциональное устройство на ОУ

3.4. Вопрос 4. Спроектировать параметрический стабилизатор напряжения с заданными параметрами. Заданы U_вых, J_н.max, J_н.min, U_вх.min.

Расчёт производится в следующей последовательности:

3.4.1. В соответствии с техническим заданием выбираем стабилитрон и выписываем его параметры: U_ст, I_{ст.мин.доп.}, I_{ст.мак.доп.}, R_диф.

а)

б)

Рис. 4. Схема параметрического стабилизатора напряжения (а)

и его вольтамперная характеристика (б)

3.4.2. Определяем R_б из условия работы в рабочей зоне стабилитрона.

, где

U_б.мин.=U_вх.мин.-U_вых., J_вх.мин.=J_ст.мин.+J_н.мак., J_ст.мин.<J_{ст.мак.доп.}

3.4.3. Определяем максимальный ток через стабилитрон:

J_ст.мак.=J_вх.мак.-J_н.мин.

необходимо, чтобы J_ст.мак.<J_{ст.мак.доп.}. Если J_ст.мак.>J_{ст.мак.доп} необходимо выбрать более мощный стабилитрон.

3.4.4. Определяем величину изменения выходного напряжения

DU_вых .

DU_вых= (J_ст.мак.-J_ст.мин.)·R_диф,

где R_диф. - динамическое сопротивление стабилитрона (из справочника).

3.4.5. Определим коэффициент нестабильности по напряжению.

где DU_вх= U_вх.мак. - U_вх.мин.

 

3.4.6. Определим мощность рассеивания на стабилитроне и на резисторе R_б.

P_мак.ст.=U_вых. ·J_ст.мак.<P_доп.,

P_Rб=J²_вх.мак.R_б.

Выбираем тип резистора R_б.

3.5. Вопрос 5. Спроектировать стабилизатор напряжения на интегральных микросхемах серии К142ЕН (рис. 5).

а)

б)