Определение временных интервалов НТИ

Новосибирский государственный технический университет

 

Электроника

Методические указания к расчетно-графической работе для студентов II курса

факультета автоматики и вычислительной техники (направления 550200, 552800;

специальности 220100, 220220) дневного отделения

 

Новосибирск 2004

 

Составили: к.т.н., доцент Ерушин В.П., к.т.н. доцент Кляуз А.П., ст. преподаватель Мальцев В.А.

 

Рецензент: к.т.н., доцент Цапенко П.М.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Определение режима работы транзистора………………………….3

2. Транзисторный инвертор…………………………………………….4

3. Интегратор……………………………………………………………11

4. Формирователи прямоугольных импульсов………………………...18

 

 

ЗАДАЧА №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА

Алгоритм расчета

1. Рассчитать один из неизвестных токов (или , или , или ,) по первому закону Кирхгофа: сумма токов втекающих в узел (транзистор) равна сумме вытекающих токов.

2. Обозначить знаки падений напряжения на резисторах (ток всегда течет от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом).

3. Рассчитать напряжения на электродах транзистора ( , , ) относительно общей точки (потенциал этой точки равен нулю) по второму закону Кирхгофа и закону Ома с учетом знаков падений напряжения на резисторах и знаков внешних источников напряжения (в тех цепях, где они присутствуют).

4. Определить величины и знаки напряжений на переходах транзистора:

,

5. Определить режим работы транзистора по таблице режимов или по

комбинации направления смещения переходов.

6. Определить схему включения транзистора.

Пример

 

+

 

2мА к56

_

к11

 

+ 5В

22мА _

9В

82Е

+

 
 

 


Рис. 1

1. ; .

2. ; ;

3. ;

4. Транзистор типа n-p-n, поэтому при , и эмиттерный и коллекторный переходы смещены в обратном направлении, что соответствует режиму отсечки. Схема включения транзистора – с общим коллектором.

 

ЗАДАЧА №2 ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР

 

Проверить выполнение условий работоспособности , рассчитать амплитуду выходного импульса, и временные интервалы насыщенного транзисторного

инвертора (НТИ), см Рис.2

 

+Eк

 

Rк

 

Rб

 

 

Rсм Rн=1кОм Uвых

Uвх

3В

 

 

Рис.2

 

Исходные данные выбираются из таблицы 1.

 

Требуется описать работу НТИ по временным диаграммам , , , , определить условия работоспособности транзистора по предельно-допустимым параметрам транзистора, определить условия работоспособности НТИ, рассчитать амплитуду выходного импульса и временные интервалы выходного импульса НТИ.

 

Методические указания

 

Определение условий работоспособности транзистора по предельно-допустимым параметрам транзистора

1. где ­­- напряжение питания

2. ;

где - максимальная мощность рассеивания на коллекторе транзистора в импульсном режиме.

3. ;

 

где – ток коллектора насыщения НТИ.

Определение условий работоспособности НТИ:

1.Ток базы, отпирания транзистора

2. Ток базы насыщения транзистора:

3. Условие насыщения НТИ:

4. Коэффициент насыщения НТИ

должен находиться в диапазоне 0…..5

5. Напряжение запирания транзистора в режиме глубокой отсечки (0,1…0,7 В)

6. Ток базы запирания транзистора

7. Определение амплитуды выходного импульса напряжения на нагрузке

Определение временных интервалов НТИ

1. Предельная частота транзистора в схеме включения ОЭ

2. Постоянная времени транзистора в схеме включения ОЭ

3. Длительность отрицательного фронта

4. Время рассасывания избыточного заряда в базе транзистора

 

 

5. Длительность положительного фронта

6. Время включения НТИ:

7. Время выключения НТИ:

Таблица 1 (Для всех вариантов Rн=1 кОм, Есм=-3 В)

№ вар.
  В В В кОм кОм кОм МГц В мА мВт  
2,7 0,7 0,68 3,6 1,5
2,6 0,6 0,24 1,2 0,56
2,5 0,5 0,51 1,1 0,51
2,4 0,4 0,24 1,5 0,47
2,7 0,7 0,43 0,91 0,43
2,6 0,6 0,24 0,43 0,22
2,5 0,5 0,68 1,8 0,62
2,4 0,4 0,24 2,4 0,82
2,7 0,7 0,51 1,2 0,62
2,6 0,6 0,24 1,5 0,56
2,5 0,5 0,43 1,2 0,47
2,4 0,4 0,24 0,62 0,27
2,7 0,7 0,68 1,8 0,68
2,6 0,6 0,24 0,68 0,3
2,5 0,5 0,51 1,6 0,75
2,4 0,4 0,24 2,4 0,68
2,7 0,7 0,43 1,2 0,56
2,6 0,6 0,24 0,62 0,3
2,5 0,5 0,68 2,2 0,75
2,4 0,4 0,24 0,36
2,7 0,7 0,51 0,56 0,3
2,6 0,6 0,24 1,8 0,75
2,5 0,5 0,43 1,8 0,68
2,4 0,4 0,24 0,39
2,7 0,7 0,68 0,82
2,6 0,6 0,24 0,91 0,39
2,5 0,5 0,51 0,82 0,36
2,4 0,4 0,24 1,1 0,33
2,7 0,7 0,43 1,5 0,75
2,6 0,6 0,24 0,75 0,39
№ вар.
  В В В кОм кОм кОм МГц В мА мВт  
2,5 0,5 0,68 2,4 0,91
2,4 0,4 0,24 1,1 0,43
2,7 0,7 0,51 0,75 0,39
2,6 0,6 0,24 0,91 0,36
2,5 0,5 0,43 0,82 0,33
2,4 0,4 0,24 1,3 0,56
2,7 0,7 0,68 2,4 1,1
2,6 0,6 0,24 1,2 0,51
2,5 0,5 0,51 1,1 0,47
2,4 0,4 0,24 1,5 0,43
2,7 0,7 0,43 0,75 0,36
2,6 0,6 0,24 0,39 0,2
2,5 0,5 0,68 4,3 1,5
2,4 0,4 0,24 0,68
2,7 0,7 0,51 0,51
2,6 0,6 0,24 1,2 0,47
2,5 0,5 0,43 0,91 0,39
2,4 0,4 0,24 0,56 0,24
2,7 0,7 0,68 1,3 0,56
2,6 0,6 0,24 0,82
2,4 0,4 0,24 1,1 0,33
2,7 0,7 0,43 1,5 0,75
2,6 0,6 0,24 0,75 0,39
2,5 0,5 0,68 2,4 0,91
2,4 0,4 0,24 1,1 0,43
2,7 0,7 0,51 0,75 0,39
2,6 0,6 0,24 0,91 0,36
2,5 0,5 0,43 0,82 0,33
2,4 0,4 0,24 1,3 0,56
2,7 0,7 0,68 2,4 1,1
2,6 0,6 0,24 1,2 0,51
2,5 0,5 0,51 1,1 0,47
2,4 0,4 0,24 1,5 0,43
2,7 0,7 0,43 0,75 0,36
2,6 0,6 0,24 0,39 0,2
2,5 0,5 0,68 4,3 1,5
2,4 0,4 0,24 0,68
2,7 0,7 0,51 0,51
2,6 0,6 0,24 1,2 0,47
№ вар.
  В В В кОм кОм кОм МГц В мА мВт  
2,5 0,5 0,43 0,91 0,39
2,4 0,4 0,24 0,56 0,24
2,7 0,7 0,68 1,3 0,56
2,6 0,6 0,24 0,82
2,7 0,7 0,68 3,6 1,5
2,6 0,6 0,24 1,2 0,56
2,5 0,5 0,51 1,1 0,51
2,4 0,4 0,24 1,5 0,47
2,7 0,7 0,43 0,91 0,43
2,6 0,6 0,24 0,43 0,22
2,5 0,5 0,68 1,8 0,62
2,4 0,4 0,24 2,4 0,82
2,7 0,7 0,51 1,2 0,62
2,6 0,6 0,24 1,5 0,56
2,5 0,5 0,43 1,2 0,47
2,4 0,4 0,24 0,62 0,27
2,7 0,7 0,68 1,8 0,68
2,6 0,6 0,24 0,68 0,3
2,5 0,5 0,51 1,6 0,75
2,4 0,4 0,24 2,4 0,68
2,7 0,7 0,43 1,2 0,56
2,6 0,6 0,24 0,62 0,3
2,5 0,5 0,68 2,2 0,75
2,4 0,4 0,24 0,36
2,7 0,7 0,51 0,56 0,3
2,6 0,6 0,24 1,8 0,75
2,5 0,5 0,43 1,8 0,68
2,4 0,4 0,24 0,39
2,7 0,7 0,68 0,82
2,6 0,6 0,24 0,91 0,39
2,5 0,5 0,51 0,82 0,36
2,6 0,6 0,24 1,8 0,75
2,5 0,5 0,43 1,8 0,68
2,4 0,4 0,24 0,39
2,7 0,7 0,68 0,82
2,6 0,6 0,24 0,91 0,39
2,5 0,5 0,51 0,82 0,36
2,4 0,4 0,24 1,1 0,33
2,7 0,7 0,43 1,5 0,75
№ вар.
  В В В кОм кОм кОм МГц В мА мВт  
2,6 0,6 0,24 0,75 0,39
2,5 0,5 0,68 2,4 0,91
2,4 0,4 0,24 1,1 0,43
2,7 0,7 0,51 0,75 0,39
2,6 0,6 0,24 0,91 0,36
2,5 0,5 0,43 0,82 0,33
2,4 0,4 0,24 1,3 0,56
2,7 0,7 0,68 2,4 1,1
2,6 0,6 0,24 1,2 0,51
2,5 0,5 0,51 1,1 0,47
2,4 0,4 0,24 1,5 0,43
2,7 0,7 0,43 0,75 0,36
2,6 0,6 0,24 0,39 0,2
2,5 0,5 0,68 4,3 1,5
2,4 0,4 0,24 0,68
2,7 0,7 0,51 0,51
2,6 0,6 0,24 1,2 0,47
2,5 0,5 0,43 0,91 0,39
2,4 0,4 0,24 0,56 0,24
2,7 0,7 0,68 1,3 0,56
2,6 0,6 0,24 0,82
2,7 0,7 0,68 3,6 1,5
2,6 0,6 0,24 1,2 0,56
2,5 0,5 0,51 1,1 0,51
2,4 0,4 0,24 1,5 0,47
2,7 0,7 0,43 0,91 0,43
2,6 0,6 0,24 0,43 0,22
2,5 0,5 0,68 1,8 0,62
2,4 0,4 0,24 2,4 0,82
2,7 0,7 0,51 1,2 0,62
2,6 0,6 0,24 1,5 0,56
2,5 0,5 0,43 1,2 0,47
2,4 0,4 0,24 0,62 0,27
2,7 0,7 0,68 1,8 0,68
2,6 0,6 0,24 0,68 0,3
2,5 0,5 0,51 1,6 0,75
2,4 0,4 0,24 2,4 0,68
2,7 0,7 0,43 1,2 0,56
2,6 0,6 0,24 0,62 0,3
№ вар.
  В В В кОм кОм кОм МГц В мА мВт  
2,5 0,5 0,68 2,2 0,75
2,4 0,4 0,24 0,36
2,7 0,7 0,51 0,56 0,3
2,7 0,7 0,68 0,82
2,6 0,6 0,24 0,91 0,39
2,5 0,5 0,51 0,82 0,36
2,4 0,4 0,24 1,1 0,33
2,7 0,7 0,43 1,5 0,75
2,6 0,6 0,24 0,75 0,39
2,5 0,5 0,68 2,4 0,91
2,4 0,4 0,24 1,1 0,43
2,7 0,7 0,51 0,75 0,39
2,6 0,6 0,24 0,91 0,36
2,5 0,5 0,43 0,82 0,33
2,4 0,4 0,24 1,3 0,56
2,7 0,7 0,68 2,4 1,1
2,6 0,6 0,24 1,2 0,51
2,5 0,5 0,51 1,1 0,47
2,4 0,4 0,24 1,5 0,43
2,7 0,7 0,43 0,75 0,36
2,6 0,6 0,24 0,39 0,2
2,5 0,5 0,68 4,3 1,5
2,4 0,4 0,24 0,68
2,7 0,7 0,51 0,51
2,6 0,6 0,24 1,2 0,47
2,5 0,5 0,43 0,91 0,39
2,4 0,4 0,24 0,56 0,24
2,7 0,7 0,68 1,3 0,56
2,6 0,6 0,24 0,82
2,7 0,7 0,68 3,6 1,5
2,6 0,6 0,24 1,2 0,56
2,5 0,5 0,51 1,1 0,51
2,4 0,4 0,24 1,5 0,47
2,7 0,7 0,43 0,91 0,43
2,6 0,6 0,24 0,43 0,22
2,5 0,5 0,68 1,8 0,62
2,4 0,4 0,24 2,4 0,82
2,7 0,7 0,51 1,2 0,62
2,6 0,6 0,24 1,5 0,56
№ вар.
  В В В кОм кОм кОм МГц В мА мВт  
2,5 0,5 0,43 1,2 0,47
2,4 0,4 0,24 0,62 0,27
2,7 0,7 0,68 1,8 0,68
2,6 0,6 0,24 0,68 0,3
2,5 0,5 0,51 1,6 0,75
2,4 0,4 0,24 2,4 0,68
2,7 0,7 0,43 1,2 0,56
2,6 0,6 0,24 0,62 0,3
2,5 0,5 0,68 2,2 0,75
2,4 0,4 0,24 0,36
2,7 0,7 0,51 0,56 0,3
2,6 0,6 0,24 1,8 0,75
2,5 0,5 0,43 1,8 0,68
2,4 0,4 0,24 0,39

ЗАДАЧА №3 ИНТЕГРАТОР

На вход инвертирующего интегратора поступает последовательность из четырех прямоугольных импульсов различной полярности, амплитуды и длительности с паузами 1 мксек.

Требуется рассчитать форму выходного сигнала, изобразить форму входного и выходного сигналов, сформулировать требования к ОУ и выбрать тип ОУ из 140 серии.

Схема инвертирующего интегратора изображена на Рис.3

 

C

 

R

Uвх

Uвых

 

 

Рис.3

 

Исходные данные выбираются из таблицы 2

 

Методические указания

Выходной сигнал рассчитывается по известной формуле функционирования инвертирующего интегратора. В исходном состоянии емкость разряжена, утечки в ней отсутствуют, т.е. начальные условия – нулевые. Операционный усилитель идеальный.

 

Где - постоянная времени интегратора.

Так как Uвх на каждом временном интервале постоянно, то

Для каждого i-го интервала из таблицы

 

Где – постоянное входное напряжение на i-том временном интервале;

 

-уровень выходного напряжения в конце предидущего временного интервала;

-уровень выходного напряжения в конце i-го временного интервала.

В паузе до первого входного импульса, между входными импульсами и

после последнего входного импульса .

- время паузы.

Выходное напряжение за время паузы не изменяется.

ОУ выбирается по максимальным входному и выходному напряжениям и максимальной скорости нарастания выходного напряжения

 

; ;

 

Для выбранного типа ОУ необходимо показать возможный вариант включения корректирующей цепи, цепи балансировки нуля, и параметры ОУ.

В графическом материале требуется привести схему идеального интегратора, интегратора на реальном ОУ со всеми вспомогательными цепями и обозначением номеров выводов ОУ (цоколевка), изобразить форму входного и выходного сигналов.

 

Таблица 2 (Для всех вариантов R=10 кОм)