Розрахунок параметричного стабілізатора напруги. Розробка підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах

МІНІСТЕРСТВО НАУКИ ТА ОСВІТИ УКРАЇНИ

Національний університет кораблебудування

Методичні вказівки до самостійної роботи по дисципліні "Електроніка та мікросхемотехніка"

Миколаїв, 2005 р.

УДК

Д.В. . до самостійної роботи по дисципліні "Електроніка та мікросхемотехніка". – Миколаїв, НУК, 2005. – с.

Кафедра електрообладнання суден

Методичний посібник містить типові задачі і приклади їх рішення по курсу "Електроніка і мікросхемотехніка". Задачі відповідають наступним темам: параметричний стабілізатор напруги, підсилювальні каскади на біполярних транзисторах, вживання операційних підсилювачів в лінійних і імпульсних схемах, синтез найпростіших комбінаційних пристроїв.

Вказівки призначені для студентів НУК, що навчаються на спеціальностях "Захист інформації з обмеженим доступом і автоматизація її обробки в комп’ютерних системах і мережах", "Електричні системи і комплекси транспортних засобів".

Рисунків 26, список літератури з 4-х найменувань.

Рецензент – д-р техн. наук Блінцов В.С.

ЗМІСТ

Розрахунок параметричного стабілізатора напруги

Розробка підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах

Розробка схем з операційними підсилювачами

Синтез найпростіших комбінаційних пристроїв

Література

Замість вступу

"Обязательно следует разобраться в том, как работает транзистор, даже если вам придется пользоваться в основном интегральными схемами… Мы будем рассматривать транзистор совершенно не так, как авторы других книг. Обычно изучая транзистор пользуются его эквивалентной схемой и h-параметрами. На наш взгляд такой подход сложен и надуман. И дело не только в том, что глядя на мудреные уравнения, вы едва ли поймете, как работает схема, скорее всего вы будете иметь смутное представление о параметрах транзистора, их значениях, и самое главное диапазонах изменения."

П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники.

"Схемотехнический анализ проводится без учета второстепенных деталей работы схем. Развитие способностей к качественному анализу закладывает основу для технического творчества. Такие способности имеют более важное значение, чем умение проводить расчет схемы с высокой точностью, который часто нецелесообразен вследствие значительного разброса параметров элементов, получаемых при их изготовлении."

У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника.

Не дивлячись на високу складність і функціональність електронного обладнання, воно складається з функціональних пристроїв, кількість яких обмежена, що багато разів повторюються. Курс "Електроніка і мікросхемотехніка" для неелектронних спеціальностей ставить за мету вивчити принцип дії і інженерні методики розрахунку таких пристроїв. При цьому немає необхідності користуватися складними розрахунковими методиками, оскільки з урахуванням технологічного розкиду параметрів напівпровідникових приладів важливо навчитися застосовувати прийоми схемотехніки, що забезпечують передбаченість характеристик схеми в цілому.

Даний посібник є доповненням для лекційного курсу і містить приклади розрахунку найпростіших схем, що найбільш часто використовуються в реальних пристроях. Навички, одержані при рішенні таких задач, можуть стати базою для подальшої спеціалізації в області електроніки. Д. .

Розрахунок параметричного стабілізатора напруги

Задача 1

Розробити схему джерела опорної напруги 9В при струмі навантаження 7мА. Напруга живлення - 15В. Визначити зміну вихідної напруги джерела при зміні напруги на 2В.

Використовуємо найпростіший параметричний стабілізатор напруги.

Ep

Uout

По довіднику вибираємо стабілітрон КС191Ж, що має наступні характеристики: номінальна напруга стабілізації U _st = 9.1В, номінальний струм стабілізації         I_stn = 4мА, мінімальний струм стабілізації  I _stmin = 0.5мА, максимальний струм стабілізації I _stmax = 14мА, диференціальний опір R_D = 70Ом. Вибираємо струм через стабілітрон I_st = ⁴мА. Струм через резистор R₁ складатиме:I_r = I_stn + I_n = 4 + 7 = 11мА.

E^p − U^st 15^{− 9.1}  Визначаємо опір резистора R₁ = _Ir = ₁₁ = 536Ом.

При зміні напруги джерела зміниться струм стабілізації:

                           ∆E ^p            2

∆I_st = R₁ = 536 = 3.7мА.

Отже, зміниться вихідна напруга на величину ∆ U_st = ∆ I_st ⋅ R_D = 70⋅ 3.7 = 0.26В.

Задача 2

Розробити схему джерела опорної напруги 4.7В при струмі навантаження 15мА. Напруга живлення - 10В. Визначити зміну вихідної напруги джерела при зміні струму навантаження на 5мА.

Використовуємо найпростіший параметричний стабілізатор напруги.

Ep

Uout

По довіднику вибираємо стабілітрон КС147А, що має наступні характеристики: номінальна напруга стабілізації U _st = 4.7 В, номінальний струм стабілізації I _stn = 10 мА, мінімальний струм стабілізації I_stmin = 3 мА, максимальний струм стабілізації I _stmax = ⁵⁸мА, диференціальний опір R_D = 60Ом. Вибираємо струм через стабілітрон I _st = ¹⁰ мА. Струм через резистор R₁ складе:

I_r = I_st + I_n = 10 + 15 = 25мА.

                                                                                                (E ^p − U ^st )     (10 − 5.1)

               Визначаємо опір резистора R₁ =          _Ir               =        ₂₅          = 196Ом.

При зміні струму навантаження струм стабілізації зміниться на таку ж величину (зі зворотним знаком) - ∆ I _st = ∆ I _n .

Отже, вихідна напруга зміниться на величину