Iб 0 = 70 mкA Uбэ 0 = 0,76 B
Определяем сопротивление резистора на коллекторе транзистора R4.
По заданию выходное сопротивление R4 = 2 кОм Примем 2 кОм по ряду Е24.
Определяем сопротивление резистора на эмиттере транзистора R5.
Этим сопротивлением определяется чувствительность каскада, т.е. коэффициент усиления. Поскольку в схеме применяется пассивный фильтр, то необходимо учитывать его коэффициент ослабления сигнала.
Как правило R1=R2=R, C1=C2=C. Тогда форбула примет вид:
Т.к. коэффициент ослабления сигнала 1/3 и коэффициент усиления фильтра должен быть 2 по заданию, то коэффициент транзисторного каскада должен быть 3*2=6
Определим Rэ:
По ряду Е24 примем R5 = 16 Ом.
Выбираем ток делителя из условия:
Iдел = (2…5)*Iбр; Iбр = 70 mкA; Iдел=4 * 70 = 280 mкA.
Здесь Iдел – ток, протекающий по делителю напряжения;
Iбр – ток рабочей точки в цепи базы транзистора.
Падение напряжения на резисторе R5:
; Uбэ0 = 0,76 В.
Определение сопротивлений резисторов R3 и R2.
Цепь этих сопротивлений представляет собой делитель напряжения - и обеспечивают выбор рабочей точки транзистора и условия эмиттерной термостабилизации (т.е. Iб0 = const).
; .
По стандартному ряду Е24 примем R3 = 15 кОм, по ряду Е24 - R2 = 5,1 кОм.
Определяем элементов пассивного фильтра (C1, R1, R2, C2), настроенные на заданный диапазон частоты.
Эти элементы вычисляются по формуле: w0=1/(RС).
R1=R2=5.1 кОм
Тогда по формуле: рассчитаем емкость конденсаторов фильтра:
Тогда C1 = C2 = 20 нФ.
Расчет межкаскадных связей
Основные линейные искажения в схеме приходятся на разделительные конденсаторы:
С3 - между активным полосовым фильтром и нагрузкой;
Считаем, что заданный коэффициент ослабления разделен поровну между каскадами:
;
Тогда коэффициент линейных искажений:
Емкость рассчитывается по формуле:
(мкФ);
Конденсаторы выбираем из ряда компонентов Е – 24, т.е.:
С3 = 1000 мкФ;
Схема в Micro Cap 8
Построим модель схемы в пакете MicroCap (рис. 12).
Рис. 6 модель схемы в MicroCap.
Получим амплитудно-частотные характеристики схемы (рис. 6).
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 7. Выходная АЧХ схемы.
На рис. 7 изображен график выходной характеристики активного полосового фильтра от задающей частоты генератора (от 1 Гц до 1 ГГц).
Расчет надежности
Вероятность безотказной работы:
tср - среднее время безотказной работы.
S - интенсивность отказов.
Если изделие содержит n-типов элементов, последний из которых содержит Ni равнонадежных элементов с надежностью li, то li* Ni.
N,n/n | Тип | li*10-6 | N кол-во | li* Ni |
1. 2. 3. 4. 5. 6. | конденсаторы - электролитичские панели (на одно гнездо) резисторы - металопленочные соединения - паянные транзисторы - кремниевые плата | 0.035 0.0244 0.04 0.004 0.5 0.1 | 0.14 0.0976 0.32 0.16 0.5 0.1 |
Заключение.
Настоящая курсовая работа представляет собой полный расчет активного полосового фильтра сигналов первичных измерительных преобразователей систем автоматического регулирования.
В ходе работе выполнен полный электрический расчет активного и пассивного фильтров и анализ в MicroCap, произведена оценка надежности.
Схема выполнена на одном транзисторе. Пассивный фильтр выполнен на RC-цепочках. К выходу транзистора (коллектор) нагрузка подключается через разделительный конденсатор.
Произведен анализ схемы в среде Micro Cap. Представлен график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).
Список использованной литературы
1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. – 496 с.
3. Ибрагим К.Ф. Основы электронной техники: Элементы. Схемы. Системы. – М.: Мир, 2001. – 398 с.
4. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. – Ростов н /Д: изд-во «Феникс», 2001. – 448 с.
6. Акимов Н.Н., и др. Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Дроссели. Коммутационные устойства. РЭА. Справочник. Минск. 1994. 591с.
7. Кутдусов Ф.Х. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплинам «Электроника» и «Электроника и основы схемотехники». Уфа.: УГАТУ. 2001. 33с.