Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Задачник для проведения рейтингов и практических занятий по курсу "Аналоговая схемотехника"

Голосов: 0

Приведены задачи для рейтингов и практических занятий учебного курса "Аналоговая схемотехника" Даны решения типовых задач по основным разделам курса. Предназначен для студентов направлений 200100, 200300, а также специальностей 200105, 200102, 180301, 200401 всех форм обучения.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                                     11




                                 Рис.13
   Определим токи в каждой из ветвей. Токи I1 и I3 будут равны
между собой, так как верхняя и нижняя цепочки идентичны (рис. 14):




                                             Рис.14
                                     R 2 ⋅ ( R3 + R 4)             10 ⋅ (10 + 10)        80
I1 = I3 = 20В/ R∑ , где   R∑ = R1+                     + R5 = 10 +                + 10 =    кОм ,
                                     R 2 + R3 + R 4                10 + 10 + 10           3
откуда I1 = (20/80) 3 = 0,75 мА.
                                      20 B
    Ток I2 будет равен: I2 =                   = 1 мА.
                                 10кОм + 10кОм
Общий ток I будет равен: I       = I1+I2+I3 = 0,75 мА+1мА+0,75
                                                        мА = 2,5 мА.
Сопротивление между точками А и В будет равно:
RAB = 20 B / 2,5 мА = 8 кОм (8000 Ом).
                                     Задача 22
     В схеме, показанной на рис. 15, сопротивления резисторов R1, R3,
R5, R7, R9, R11, R13 и R14 равны 1 кОм. Сопротивления остальных
резисторов равны 2 кОм. Определить напряжение источника сигнала
U1, если напряжение на резисторе R14 равно 2 В. Определить токи,


                                  12

протекающие в каждом из резисторов с чётными индексами R2,
R4,…,R14.




                                Рис.15

    Данная схема представляет собой так называемую лестничную
структуру. Анализ таких структур начинают с последних элементов, в
данном случае с резисторов R13 и R14. Эти резисторы образуют
делитель с коэффициентом передачи К= R14/(R13 + R14) = 1/2.
Следовательно, чтобы напряжение на резисторе R14 было равно 2 В, к
цепочке резисторов R13 , R14 необходимо приложить напряжение,
равное 4 В, как показано на рис. 16.




                                Рис.16

   Определив напряжение U3 = 4 В, заменяем резисторы R13, R14 и
R12 одним резистором R15 = R12(R13 + R14)/(R12+R13+R14) = 1 кОм
и находим коэффициент передачи цепочки R11, R15, который также
будет равен 1/2 (рис 17). Таким образом последовательно анализируем
всю схему и находим, что напряжение U1 = 256 В.


                                   13




                                 Рис.17

    Токи, протекающие в резисторах R2, R4,…, R14, будут
соответственно равны: 64 мА, 32 мА,…, 2 мА. Такие резистивные
цепочки называются цепочками R – 2R и широко используются в
микросхемах ЦАП и АЦП.

                                 Задача 23
    На вход цепочки конденсаторов С1, С3, С5, С7, С9, С10 = 2С;
С2, C4, C6, C8 = C (рис. 18) подаётся переменное напряжение U, равное
128 В. Определить напряжение на выходе цепочки.




                                Рис. 18

                                 Задача 24
    Определить напряжение U2, если переменное напряжение
U1 = 64 B, а катушки индуктивности имеют следующие номиналы:
L1, L3, L5, L7, L8 = L, L2, L4, L6 = 2L (рис. 19).


                                               14

              L1                L3                  L5             L7




         U1                L2                  L4             L6        L8

                                                                             U2




                                          Рис.19


         Задачи для рейтингов и практических занятий

                            Задача 1
   На вход схемы, показанной на рис.20, подаются тактовые
видеоимпульсы U1. Описать работу счётчика, определить его
коэффициент пересчёта. Какой    вид будет иметь сигнал U2?
                         K555ИE7
               15         CT2
                    D0               Q0 3
               1                        2
                    D1               Q1
               10                       6
                    D2               Q2
               9                        7
                    D3               Q3

               11
                    PE               15 12
               14
                    R
               5
                    +1
    U1         4                          13        U2
                    -1                0



                                                     Рис.20


    Что изменится, если сигнал U1 подавать на вывод 5 микросхемы,
соединив при этом выводы 11 и 12?


                                    15

                              Задача 2
   На входы триггеров (рис.21) подаются тактовые импульсы U1.
Какие сигналы будут на их выходах Q?




                                 Рис.21

                                Задача 3
    Что будет на выходе схемы, показанной на рис.22, если на её вход
подают последовательность видеоимпульсов U1? Что собой
представляет микросхема К561ИЕ8? Используя микросхемы К561ИЕ8,
построить счётчики с коэффициентами пересчёта 9, 17, 47, 83, 194, 765,
983.
                                Задача 4
    На вход блока поступают сигналы U1, на его выходе получают
напряжение     U2     (рис.23).  Составить    функциональную        и
принципиальные электрические схемы блока на микросхемах 555-й и
561-й серий, если напряжение U2 повторяется для каждых десяти
импульсов сигнала U1.

                               Задача 5
   То же самое реализовать для другой формы сигнала U2, рис.24:
• каждый третий импульс U1 не проходит на выход блока;
• каждый пятый импульс U1 не проходит на выход блока;
• каждый третий и пятый импульсы U1 не проходят на выход блока;
• на выход блока проходят каждый третий и пятый импульсы U1;
• на выход блока проходят чётные импульсы U1;
• на выход блока проходят каждый первый, второй, третий и пятый
импульсы U1.


                                       16

                   K561ИE8
                             +Uп               U1
                       16
                    CT/DC
         14                  0
              C
                             1
                             2
    U1   13
              EC             3
                             4
         15
              R              5
                             6
                                        U2=?
                             7
                             8
                             9


                             C

                       8


                                   Рис. 22




                                     Рис.23




                              Рис.24
                             Задача 6
   Расшифруйте сокращения: ВАРУ, АСД, DIP, ТТЛ, КМОП, ВРЧ,
ЖКИ, ФНЧ, ФВЧ, ЭСТЛ, АЦП, ОЗУ, RAM, PROM, ПЗУ, ТТЛШ, ЭДС,
ГГц, ЦАП, АЧХ, БП, ОУ, УВХ, УЗД, ЭЛТ, БПФ, ДПФ, ХН, ФЧХ.


                                   17

                             Задача 7
   Подобрать транзисторы для усилителя мощности с выходной
эффективной мощностью Pвых = 1000 Вт. ( рис.25).




                                Рис.25
    Усилитель усиливает сигналы синусоидальной формы, режим
работы «В». Для длительности зондирующего сигнала, равной 2 мс,
рассчитать ёмкость накопительного конденсатора Сн, если уменьшение
излучаемой мощности к концу зондирующего сигнала равно 9 %.
Рассчитать также мощность, рассеиваемую на транзисторах, и
мощность источника питания при периоде циклов лоцирования 0,1с.

                                  Задача 8
    Имеется усилитель мощности параметрического гидролокатора
(рис.26) со следующими параметрами.
    Вариант 1. Дано: Мощность излучаемого акустического сигнала
Ракуст = 600 Вт, акустоэлектрический КПД ή = 0,5, сопротивление
излучения акустического преобразователя Rs = 40 Ом, максимальное
рабочее напряжение транзисторов Uси max = 600 В, коэффициент запаса
по напряжению Ucи max равен двум.
    Определить: Uн, Iн , Uп , Iс max (при коэффициенте запаса по току
Ic max, равном двум), если коэффициент трансформации
трансформатора n равен 1:1.
    Вариант 2. Дано: Uп= 400 В; n = 1:2; Rs = 80 Ом.
    Определить: Uси (при коэффициенте запаса по напряжению 1,5),
Iс max (при коэффициенте запаса по току Ic max, равном двум), Uн, Iн,
Рн, Ракуст (при ή = 0,6), площадь антенны S (при интенсивности
акустического сигнала, равной 2 Вт/см2).


                                  18




                                Рис.26

                               Задача 9
    Рабочая частота гидролокатора f = 200кГц. Максимальная скорость
носителя V = 36 км/час, максимальная скорость цели V = 72 км/час.
Длительность зондирующего импульса τ = 0,5 мс. Нестабильность
частоты зондирующего сигнала 0,001%. Определить полосу
пропускания приёмного тракта гидролокатора.

                              Задача 10
    Необходимо сформировать зондирующий сигнал сложной формы
со следующими параметрами: наивысшая частота спектральной
составляющей сигнала fв = 1 мГц, длительность сигнала τ = 1 мс,
точность воспроизведения амплитуды сигнала 1%. Составить
функциональную схему формирователя. Определить требования к
блокам его функциональной схемы. Выбрать электронные элементы, на
которых можно реализовать эти блоки.

                              Задача 11
    Составить функциональную схему формирователя зондирующих
сигналов параметрического профилографа, вырабатывающего два
сигнала накачки с частотами f1 и f2 такой длительности, что в среде
лоцирования формируется сигнал ВРЧ с частотой F = |f1 – f2|,
содержащий 12 полных периодов колебаний, привязанных по фазе к
синхронизирующему видеоимпульсу.

                             Задача 12
   Имеется кварцевый резонатор на частоту f = 15 мГц. Необходимо
получить сигналы с частотами 11/17f, 9/17f, 9/15f. Составить
функциональную схему синтезатора с использованием ФАПЧ.
Привести примеры микросхем, имеющих элементы систем ФАПЧ.


                                   19

                               Задача 13
    Нарисовать принципиальные электрические схемы фазовых
детекторов для сигналов синусоидальной и прямоугольной формы. Как
выглядят их амплитудные характеристики?
                               Задача 14
    Нарисовать принципиальные электрические схемы блоков
удвоения частоты сигнала.
                               Задача 15
    Составьте функциональную и принципиальную электрические
схемы блока АСД для ультразвукового дефектоскопа. Материал
контролируемого изделия – сталь, расстояние до начала зоны контроля
– 5 см, протяженность контролируемой зоны – 30 см.
                               Задача 16
    В эхоимпульсном измерителе расстояний в воздушной среде
используется цифровой индикатор, собранный на элементах АЛС-324.
Измеритель имеет следующие параметры: rmax = 20 м, rmin = 0,4 м.
Точность индикации расстояния Δr = 0,02 м. Определить разрядность
цифрового индикатора n, частоту тактового генератора в индикаторе fT,
примерную рабочую частоту измерителя f, частоту повторения
зондирующих сигналов F, их длительность τ. Какова конструкция
используемых акустических преобразователей? Какой первичный
источник питания Вы выберите?
                               Решение
    Период повторения зондирующих сигналов T определяется
выражением T ≥ K2rmax/cmin , где K – количество переотражений в
канале лоцирования, cmin – минимальная скорость распространения
акустических сигналов в среде лоцирования [1]. Для сухого
атмосферного воздуха при давлении P0=760 мм ртутного столба
скорость звука определяется выражением

Кроме того, скорость звука c зависит от парциального давления
водяных паров F

где A – постоянная, равная 0,00022 для диапазона частот лоцирующего
сигнала 50 – 200 кГц: от давления (при P 0)

где P – текущее давление воздуха, а также от наличия примесей других
газов [2].


                                   20

    Выбираем cmin=330 м/с, K=1. Получаем T 0,13 c, а F=1/T 7,7 Гц.
Рабочую частоту f локатора выбираем в пределах 20−80 кГц. При f 20
кГц акустические сигналы локатора будут воздействовать на человека,
а при f > 80 кГц на дистанции лоцирования 20 м будет наблюдаться
значительное затухание лоцирующего сигнала [2].
    Длительность зондирующих сигналов τ выбираем, исходя из
величины минимальной дальности лоцирования rmin. Отражённый
эхосигнал не должен сливаться по времени с зондирующим сигналом.
Это будет наблюдаться при


где cmax – максимальная скорость звука в среде лоцирования. Приняв
cmax=360 м/с, получим, что τ 0,0022 с. Примем τ 2 мс. Следует учесть,
что за это время акустический преобразователь при подаче на него
зондирующего сигнала должен достичь своей максимальной
амплитуды смещения [2, с. 57−59], [3, с. 238−243].
    Цифровые индикаторы имеют систематическую погрешность,
равную единице младшего показываемого разряда. Поэтому в
разрабатываемом измерителе расстояний необходимо использовать,
как минимум, четырёхразрядный цифровой индикатор (n = 4).
    Частота тактового генератора fT в разрабатываемом измерителе
определяется выражением fT = c/2 , где c – скорость звука в среде
лоцирования, выраженная в тех единицах, которые показывают
младший разряд цифрового индикатора. При n = 4 младший разряд
будет показывать сантиметры. Поэтому fT (Гц) = c(см/c)/2 .
    При c = 33000ч36000 см/с получим, что fT = 16500ч18000 Гц. Так
как для различных состояний воздушной среды скорость звука в ней
изменяется в широких пределах, то в проектируемом измерителе
расстояний необходимо предусмотреть ручную или автоматическую
подстройку частоты fT [1].
    Для лоцирования в газовых средах чаще всего используют
биморфные ультразвуковые преобразователи, рассмотренные в работах
[4, с. 257-272; 5]. Для уменьшения rmin часто используют отдельно
излучающий и приёмный преобразователи. Это обусловлено большой
механической добротностью преобразователей, работающих на газовые
среды, и их значительным послезвучанием. Конструктивно
преобразователи могут быть выполнены в виде ячейки Керри или в
виде биморфной пластины, помещённой в отражатель.



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика