Міністерство освіти Республіки Білорусь
Білоруський державний технологічний університет
Пояснювальна записка до курсової роботи
на тему: Розробка електронного пристрою
Мінськ 2007
Введення
В результаті пошуків способів використання електричних явищ з'явилася електроніка. Перші спроби були вжито відразу після винаходу А. Вольтою джерела струму.
Винахід радіо викликало необхідність для створення чутливих індикаторів електричних коливань і пристроїв для їх посилення.
У 1916 р. Російським вченим М.П. Бонч-Бруєвич було встановлено, що двох каскадний реостатний підсилювач з позитивним зворотним зв'язком може створювати скачки напруги і струмів. Це відкриття стало основою для розробки регенеративних імпульсних пристроїв.
У 1947 р. Американські дослідники створили і випробували перший германієвий точковий транзистор. У 1960 р. Колбін і Нойс (США) повідомили про винахід інтегральних схем, що складають основу сучасної електроніки.
Використання інтегральних мікросхем забезпечує поліпшення характеристик, розроблюваних пристроїв, мале споживання енергії, розширює функціональні можливості, що дозволяє їх використовувати в усіх сфера.
Ефективне застосування інтегральних аналогових і цифрових мікросхем неможливо без знання принципу їхньої дії та основних параметрів. Фізичні принципи та особливості роботи мікросхем найбільш доступно пояснюється при моделюванні за допомогою дискретних елементів і схем
Всі електронні пристрої можна розділити на дві групи - аналогові і цифрові. Перевага пристроїв - простота, надійність і швидкодію, вони отримали широке поширення, не дивлячись на менш високу точність обробки сигналів.
Використання підсилювачів дозволяє перетворити форму і величину напруги. Аналоговий сигнал може бути перетворений в імпульсний для подальшої обробки цифровим пристроєм.
Розвиток зв'язку в післявоєнні роки тісно пов'язане з появою напівпровідникової електроніки.
У 1947 р. Американські дослідники створили і випробували перший германієвий точковий транзистор. У 1960 р. Колбін і Нойс (США) повідомили про винахід інтегральних схем, що складають основу сучасної електроніки.
Використання інтегральних мікросхем забезпечує поліпшення характеристик, розроблюваних пристроїв, мале споживання енергії, розширює функціональні можливості, що дозволяє їх використовувати в усіх сфера.
Ефективне застосування інтегральних аналогових і цифрових мікросхем неможливо без знання принципу їхньої дії та основних параметрів. Фізичні принципи та особливості роботи мікросхем найбільш доступно пояснюється при моделюванні за допомогою дискретних елементів і схем.
Всі електронні пристрої можна розділити на дві групи - аналогові і цифрові. Перевага пристроїв - простота, надійність і швидкодію, вони отримали широке розповсюдження, не дивлячись на менш високу точність обробки сигналів.
Використання підсилювачів дозволяє перетворити форму і величину напруги. Аналоговий сигнал може бути перетворений в імпульсний для подальшої обробки цифровим пристроєм.
1. Вибір елементної бази
Елементна база, застосована при розробці даного пристрої, не містить будь-яких спеціалізованих елементів, оскільки до роботі даного пристрою не пред'являються особливі вимоги, в тому числі і температурні. Пристрій виконаний на широко доступних компонентах, які виробляються вітчизняними підприємствами радіоелектронної промисловості. Використання ж імпортних комплектуючих, як і застосування в якості компараторів спеціально призначених для цього мікросхем, веде до подорожчання пристрої, без якого-небудь значного поліпшення її параметрів. Всі використані при розробці даного пристрою елементи, можуть бути замінені якими іншими, що підходять за параметрами без погіршення роботи виробу. При цьому можливе коригування номіналів деяких елементів.
Елементи, які використовуються в даному пристрої:
В· резистори: МЛТ-0.25 В± 5% або ОМЛТ-0.25 В± 5%
В· конденсатори КМ-4 В± 5%
В· транзистори КТ686Г, KT630E, 2Т709А, КТ315Е
В· операційні підсилювачі 140УД6
В· діоди КА536І-6, 2Д202Т, 2С456А
В· стабілітрони 2C456A
2. Синтез електричної принципової схеми
2.1 Розрахунок підсилювальних каскадів на транзисторах
Оскільки необхідно посилити сигнал по напрузі, то в якості схеми нормуючого підсилювача вибираємо схему з загальним емітером. Однак схемою притаманні такі недоліки:
1) навіть за відсутності змінного сигналу через навантаження протікає постійний струм;
2) схема є температурно-нестабільною, тому при збільшенні температури транзистора на 10 В°, струм колектора збільшується в 2 рази, що призводить до подальшого збільшення температури транзистора. У результаті транзистор або згорає, або переходить в режим насичення;
3) в даній схемі великі нелінійні спотворення сигналу.
Схема підсилювача з ОЕ:
Вибираємо із довідника транзистор, наприклад, КТ315E.
Його параметри:
2.2 Р асчет по постійному струму (однаковий для всіх підсилювачів)
Вибираємо
Так як вихідна напруга буде зніматися з колектора, тоді, а на падає 5.215 В .
Розрахуємо конденсатори й:
Конденсатор вибираємо з умови (опір конденсатора розраховується на частоті зрізу в 10 разів менше, ніж частота основного сигналу):
,
де для перших чотирьох каналів і для п'ятого каналу.
Конденсатор виберемо з наступного співвідношення (Опір конденсатора на частоті основного сигналу має бути в 10 разів менше, ніж опір резистора):
,
де для 1-4 каналів і для 5 каналу.
Тоді для перших чотирьох каналів
,
для п'ятого каналу
.
Для першого каналу
.
Розрахуємо і:
,
.
Для інших каскадів розрахунок проводиться за аналогічним формулами.
1 каскад.
Вхідні напруги:
Вихідні напруги:
Розрахуємо коефіцієнт посилення по напрузі.
,
Розрахуємо і:
,
.
2 каскад .
Вхідні напруги:
Вихідні напруги:
Розрахуємо коефіцієнт посилення по напрузі.
,
Розрахуємо і:
3 Каскад
Вхідні напруги:
Вихідні напруги:
Розрахуємо коефіцієнт посилення по напрузі.
,
Розрахуємо і:
4 Каскад
Вхідні напруги:
Вихідні напруги:
Розрахуємо коефіцієнт посилення по напрузі.
,
Розрахуємо і:
2.3 Розрахунок підсилювачів на ОП
Необхідно, щоб підсилювач на ОП перетворював напруга подальшого законом: вхідній напрузі на 0В повинне відповідати вихідна напруга 3В, а вхідному напрузі 1.99В - вихідна напруга-1В.
Т. е. між вхідним і вихідним сигналом повинна бути наступна вихідна залежність:
Каскад підсилювача виконаємо на базі диференціального підсилювача на ОП.
Вихідна напруга підсилювача залежить від вхідних у відповідно до рівнянь:
При і отримуємо:
Отримуємо:
; .
Приймаємо
;.
Так як частота сигналів на п'ятому каскаді більше, ніж на ре...
