Контрольная работа по дисциплине: Основы схемотехники

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Забайкальский государственный  университет

Кафедра «Физики и  техники связи»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

 

 

по дисциплине: Основы схемотехники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    

Выполнил: ст. гр. ТКС-10

                                    

                                                    Проверил:

                                                    

 

 

 

 

                                                         Чита 2012

 

Содержание

 

1. Синтезировать одноразрядный двоичный полусумматор. 3

2. Рассчитать по постоянному току усилитель

  в режиме «А» на биполярном транзисторе КТ815Б,

  включенном по схеме с ОЭ.      5

3. На ОДУ  синтезировать и проанализировать

  работу логарифмирующего усилителя.    7

4. На ОДУ  синтезировать и проанализировать

  работу ЦАП на 8 бит входной информации.   9

 

 

Синтезировать одноразрядный двоичный полусумматор.

 

Полусумматор - это устройство, производящее сложение двух одноразрядных двоичных чисел  без учета переноса предыдущего  разряда. Составим таблицу истинности полусумматора и полного одноразрядного двоичного сумматора.

Ai, Bi – двоичные  цифры i разряда, Pi-1 – перенос из (i-1) разряда, Si – сумма, получившаяся в i разряде, Pi - перенос из i разряда в (i+1)  разряд.

 

Первые четыре строчки  таблицы 1.2 представляют собой таблицу  истинности полусумматора.

 

Сконструируем двоичный полусумматор. Из таблицы истинности следует, что полусумматор должен иметь два входа и два выхода. Следовательно, нам потребуются, по крайней мере, два двухвходовых логических элемента (каждый логический элемент имеет только один выход).

 

Из таблиц истинности логических элементов и полусумматора видно, что для получения суммы двух одноразрядных двоичных чисел необходимо использовать логический элемент исключающее ИЛИ, а для получения переноса – логический элемент 2И. Схема полусумматора, построенного на указанных логических элементах, приведена на рисунке.

 

 

Рассчитать  по постоянному току усилитель в  режиме «А» на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ.

 

Вольт – амперная характеристика коллекторного резистора RК является линейной, а вольт – амперные характеристики транзистора представляют собой нелинейные коллекторные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ.

Расчет такой нелинейной цепи, т.е  определение IK, URK и UКЭ для различных значений токов базы IБ и сопротивлений резистора RК можно провести графически. Для этого на семействе коллекторных характеристик необходимо провести из точки ЕК на оси абсцисс вольт – амперную характеристику резистора RК, удовлетворяющую уравнению:

Uкэ = Ек − RкIк.        

Эту характеристику строят по двум точкам:

Uкэ = Ек при Iк = 0 на оси абсцисс и Iк = Ек/Rк при Uкэ = 0 на оси ординат. Построенную таким образом ВАХ коллекторного резистора Rк называют линией нагрузки. Точки пересечения ее с коллекторными характеристиками дают графическое решение уравнения для данного сопротивления Rк и различных значений тока базы IБ. По этим точкам можно определить коллекторный ток Iк, одинаковый для транзистора и резистора Rк, а также напряжение UКЭ и URK.

Точка пересечения линии нагрузки с одной из статических ВАХ  называется рабочей точкой транзистора. Изменяя IБ, можно перемещать ее по нагрузочной прямой. Начальное положение этой точки при отсутствии входного переменного сигнала называют точкой покоя − Т0.

 

 а)               б)

Графоаналитический расчет рабочего режима транзистора при  помощи выходных и входной характеристики.

Точка покоя (рабочая  точка) Т0 определяет ток IКП и напряжение UКЭП в режиме покоя. По этим значениям можно найти мощность РКП, выделяющуюся в транзисторе в режиме покоя, которая не должна превышать предельной мощности РК мах, являющейся одним из параметров транзистора:

РКП = IКП × UКЭП £ РК мах.     

В справочниках обычно не приводится семейство входных характеристик, а даются лишь характеристики для UКЭ = 0  и для некоторого UКЭ > 0.

Входные характеристики для различных UКЭ, превышающих 1В, располагаются очень близко друг к другу. Поэтому расчет входных токов и напряжений можно приближенно делать по входной характеристике при UКЭ > 0, взятой из справочника.

На эту кривую переносятся  точки А, То и Б выходной рабочей  характеристики, и получаются точки  А1, Т1 и Б1. Рабочая точка Т1 определяет постоянное напряжение базы UБЭП и постоянной ток базы IБП.

Сопротивление резистора RБ (обеспечивает работу транзистора в режиме покоя), через который от источника ЕК будет подаваться постоянное напряжение на базу:

        

В активном (усилительном) режиме точка покоя транзистора  То находится примерно посередине участка  линии нагрузки АБ, а рабочая точка не выходит за пределы участка АБ. 
На ОДУ синтезировать и проанализировать работу логарифмирующего усилителя.

 

 

Логарифмический усилитель имеет нелинейную амплитудную характеристику, соответствующую логарифмической зависимости выходного напряжения от входного U_вых = log(U_вх). Такой усилитель иногда применяется в тех случаях, когда необходимо уменьшить динамический диапазон усиливаемых сигналов, так как он усиливает сигналы малой амплитуды с большим коэффициентом усиления, чем сигналы большой амплитуды.

 

Амплитудная характеристика логарифмического усилителя

 

Логарифмический усилитель  обычно выполняется на основе инвертирующего усилителя на ОДУ, в котором в качестве элемента обратной связи применяется нелинейный элемент, имеющий логарифмическую вольтамперную характеристику – диод.

 

 

Логарифмический усилитель  на основе ОДУ

 

На ОДУ синтезировать  и проанализировать

работу ЦАП  на 8 бит входной информации.

 

ЦАП преобразует информацию в двоичном коде в непрерывную. На его выходе формируется ступенчатое напряжение. Точность воспроизведения зависит от шага квантования и величины "ступеньки". Ни шаг квантования, ни величину "ступеньки" нельзя уменьшить ниже технических возможностей схемы. Схемы ЦАП могут строиться с суммированием напряжения или тока на ОДУ или как аттенюатор сопротивлений.

В этой схеме триггеры образуют регистр, в который заносится  двоичный код числа. Коэффициент  передачи ОДУ для выхода каждого  триггера является взвешенным в соответствии с разрядом числа, хранимого в  триггере:

Напряжение с выхода триггера n-ного разряда передается на выход усилителя с коэффициентом  передачи:

т.е. он в 2 раза больше, чем  коэффициент Kn-1. Следующий весовой  коэффициент n-ного разряда в 2 раза больше весового коэффициент n-1 разряда. Если считать, что уровень "1" соответствует Е, а уровень "0" - 0, то:

где N - десятичное значение преобразуемого двоичного числа, записанного  в регистре.

Е - напряжение питания  триггера, соответствующее логической "1"

Величина ступеньки  определяется уровнем "1" и не может быть меньше напряжения питания.