Алексеев В.Ф., Образцов Н.С., Каленкович Н.И. Конструирование радиоэлектронных средств: Сборник задач

Подождите немного. Документ загружается.

Решение

Т.к.

НпAЭB 115,0ln

, то

НпB 5,11100115,0

min

⋅

Тогда толщину алюминиевого экрана определим по формуле

ммB

экр

1088,05,11

min

≈

⋅

Задача 3.13

Установить кратность уменьшения индуктивности при применении бифиля-

ра. Пусть связь между элементами осуществляется проводом диаметром

cмd 05,0=

, толщиной изоляции

cма 05,0

и длиной

cмl 50

Решение

Для изолированного проводника индуктивность определяется как

нГн

lL 729]129,8[5021

ln2 =−⋅=













−













Считая бифиляр двупроводной линией с расстоянием между проводниками

adD 2+=

, найдем

нГн

lL 1796ln502

2ln2 =⋅=













⋅=

Таким образом, применение бифиляра вызывает уменьшение индуктивно-

сти, а, следовательно, и наводок в

1,4179/729/

≈

раза.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задача 3.14

Определить коэффициент паразитной связи на высшей граничной частоте

усилителя звуковой частоты

кГцf

, если входное сопротивление усилителя

кОмZ

и он связан с источником наводки емкостью

пФC

пар

Задача 3.15

Определить коэффициент паразитной связи полевого транзистора типа

КП103Е, если затвор его связан с источником наводки емкостью

пФC

пар

Входная емкость транзистора не более 17 пФ.

Задача 3.16

Определить коэффициент паразитной связи резонансного контура, настроен-

ного на стандартную промежуточную частоту f

= 465 кГц, имеющего полосу про-

пускания

кГцf 10

7,0

=∆

и емкость

пФC 200

, если он связан с источником на-

водки емкостью

пФC

пар

Задача 3.17

Транзистор1Т313Б работает в режиме

мАI

при

. Требуется

определить ориентировочные значения

– параметров по частоте

МГцf 60=

при включениях по схемам ОЭ и ОБ.

Задача 3.18

Транзистор1Т313Б работает в режиме

мАI

при

. Требуется

определить ориентировочные значения

– параметров по частоте

МГцf 60=

при включениях по схемам ОЭ и ОБ.

Задача 3.19

Произвести расчет

– параметров биполярного транзистора 1Т313Б при

токах эмиттера 1 и 5

мА

на частоте 200 МГц. Транзистор работает

при включениях по схемам ОЭ и ОБ.

Задача 3.20

Определить максимально допустимый коэффициент усиления полевого

транзистора КП 301Б при включении с ОИ при непосредственном соединении

контура с затвором (

1=m

) на частоте 465 кГц. Транзистор КП301Б имеет сле-

дующие параметры: крутизна

мСмS 1

; входная и выходная емкости

пФCC

выхвх

5,3==

; проходная емкость

пФC

зс

. Контур имеет среднее каче-

ство при добротности

75=Q

и емкости

пФC 500

Задача 3.21

Определить максимально допустимый коэффициент усиления полевого тран-

зистора КП 301Б при включении с ОЗ при согласовании (

Sgm

онк

) на частоте

465 кГц. Транзистор КП301Б имеет следующие параметры: крутизна

мСмS 1=

;

входная и выходная емкости

пФCC

выхвх

5,3

; проходная емкость

пФC

зс

Контур имеет среднее качество при добротности

и емкости

пФC 500=

Задача 3.22

Определить максимально допустимый коэффициент усиления полевого

транзистора КП 301Б при включении ОИ – ОЗ (m = 1) на частоте 465 кГц. Тран-

зистор КП301Б имеет следующие параметры: крутизна

мСмS 1

; входная и

выходная емкости

пФCC

выхвх

5,3=

; проходная емкость

пФC

зс

. Контур

имеет среднее качество при добротности

и емкости

пФC 500

Задача 3.23

Рассчитать фильтрующую цепь широкополосного шестикаскадного усили-

теля, работающего на основной частоте

МГцf 60

. Биполярные транзисторы

включены по последовательной каскадной схеме ОЭ – ОБ и работают в режиме

мАI

;

. Для стабилизации режима применены делители, потреб-

ляющие дополнительный ток в каждом каскаде

мАI

дел

, и эмиттерные со-

противления, на которых падает часть напряжения питания в 2 В. Напряжение

источника питания

BЕ

пит

15=

Задача 3.24

Рассчитать фильтрующую цепь двухкаскадного усилителя промежуточной

частоты на биполярных транзисторах, работающего на основной частоте

кГцf 465

. Усиление каждого каскада по напряжению

. Устойчи-

вость обеспечивается нейтрализацией проходной проводимости

или при-

менением дополнительных двух транзисторов с включением их по каскадной

схеме. Ток, потребляемый каскадом, делитель питания базы,

мА10

. Эквива-

лентное сопротивление части или всего резонансного контура между точками

подключения коллектора и источника питания

кОмRR

пэкв

5,0=

. Усили-

тель получает входные сигналы от транзисторного преобразователя частоты,

связанного с ним аналогичной цепью.

Задача 3.25

Определить напряжение фона, получающегося на затворе усилительного

прибора с

кОмR

вх

100=

. Провода сети питания и входной цепи усилительно-

го прибора имеют диаметр 1 мм и на участке 50 мм идут параллельно на рас-

стоянии 10 мм друг от друга, остальными связями сети с усилительным прибо-

ром можно пренебречь. Все устройство питается от одной фазы трехфазной се-

ти нулевым проводом,

ВU

сети

220

, частота 50 Гц. Для проводов сети пита-

ния и входной цепи величина

пФC

пар

45,0

4. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЭС

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 4.1

Рассчитать геометрические размеры однородной

– структуры,

выполняющей функции фазосдвигающей цепи, при следующих исходных

данных: фазовый сдвиг на частоте

кГцf 500

180−=

;

– структура

нагружена на сопротивление нагрузки

кОмR

100

Решение

По обобщенной фазо-

частотной характеристике опре-

деляем произведение

8,19

Отсюда

1063,02/8,19

−

⋅== fCR

с.

Для уменьшения влияния на-

грузки на фазовую характеристику

фазосдвигающей цепи выбираем

кОмRкОмR

10010 =

Определяем емкость RC – структуры:

10630

1063,0

−

⋅=

⋅

Выбираем материалы RC – структуры, характеризуемые удельным поверх-

ностным сопротивлением резистивного слоя

/1000 Ом

⁫ и удельной ем-

костью

/10000 cмпФC =

, и определяем длину и ширину RC – структуры:

.08,0/,8,0/

смblbсмCRCl

====

ρρ

Задача 4.2

Определить эффективность трехъячеечного фильтра, начинающегося с

конденсатора, на частоте

МГцf 1=

при выходном сопротивлении источника

наводки

ОмR

ист

100=

. В качестве последовательных сопротивлений приме-

нены резисторы

ОмZZR 50

===

. Конденсаторы взяты проходные, марки

КБП-Р, емкостью

мкФC 047,0=

Решение

Эффективность n-ячеечного

фильтра определяется по формуле

...

642

531

ZZZ

Емкостное сопротивление рас-

считывается по формуле

ωСR

-90

-180

-270

-360

0,1

1,0

Тогда

()

.66005010047,0102100

218318

332

...

642

...

=⋅⋅⋅=

==⋅⋅=

−

ωωωω

CRRCRCRСR

ZZZ

ист

Эффективность экрана в непарах определяется по формуле

B = lnЭ = 0,115 А [Нп].

Тогда

B = ln 6600 ≈ 8,8 Нп.

Эффективность экрана в децибелах определяют по формуле

A = 20 lg Э = 8,7 В [дБ].

Тогда

А = 20 lg 6600 ≈ 76,4 дБ.

Задача 4.3

Рассчитать на частоте 10 МГц МПЛ с волновым сопротивлением

ρ = 50 Ом с медными проводниками на подложке из поликора толщиной

h = 1,0 мм, W = 0,94 мм, W/h = 0,94, толщина скин-слоя δ

= 0,7 мкм, проводи-

мость σ = 6 · 10

(Ом·м

-1

Решение

Рассчитаем поверхностное сопротивление

ОмR

024,0/1

Определяем необходимую толщину проводника

мкмt

1,23

Из рисунка по значению

0021,0/

и отношению W/h = 0,94 определяем

значение

2,5/

SП

Рассчитаем потери

cмдБhR

SП

/025,0/2,5

W/h 0,2

0,4

0,6

1,0

2,0

/h=0,005

ρh

, дБ

0,1

Рис. 7. Зависимость потерь

от W/h для различных

ht /

Задача 4.4

Определить минимальную толщину монолитного пластмассового корпуса,

обеспечивающего безотказную работу ИМС в течение 30 суток при

9,0 pp

кр

. Материал корпуса – пресспорошок ЭФП-63 (коэффициент диффу-

зии молекул влаги в герметизирующей оболочке

cмD /101,6

213−

⋅=

Решение

Время, в течение которого на поверхности ИМС достигается критическая

концентрация влаги, определяют из выражения

























−−=

кр

Отсюда несложно выразить толщину герметизирующего материала

. По-

сле подстановки получим

ммd 36,1

)]9,01(8/14,3[ln4

101,636004,23014,3

132

−

⋅⋅⋅⋅⋅

−

Герметизирующая оболочка такой толщины обеспечивает требуемую вла-

гозащиту при отсутствии в ней дефектов.

Задача 4.5

Рассчитать размеры толстопленочного плавно подгоняемого резистора при

следующих исходных данных:

ОмR

ном

1000

%2)/(

=∆

мВтP 40=

, М(ρ

⁫

) = 500 Ом/ ⁫, δ(∆ρ

⁫

/ ρ

⁫

) = ± 20%,

/20 мммВтP =

Решение

Определим границы поля рассеи-

вания

max

∗

min

∗

, учитывая что

==∆

∗∗∗

δδ

)/( RR

δ(∆ρ

⁫

/ ρ

⁫

Ом

RRR

ном

1020)02,01(1000

)1(

max

=+=

=+==

∗

.680

2,01

1020

maxmin

Ом

−

∗

∗∗

Определим отношение

ном

47,1680/1000

min

∗

и по

графику найдем

58,0/

max

=bt

Оценим величину

minp

исходя из отсутствия локального перегрева:

.9,0

1000120

40040

5,0

min

мм

RKP

номH

≈













⋅⋅

⋅













≥

Определим ширину резистора

.8,01,2

58,01

9,0

min

max

min

ммbмм

=>≈

−

Определим длину резистора из соотношения:

.6,3

600

1,21020

max

мм

l ≈

⋅

Задача 4.6

Рассчитать ступенчато подгоняемый тонкопленочный резистор с исход-

ными данными

ОмR

ном

1000=

%2)/(

∆

мВтP 40=

1,5

0,5

1,0

max

ном

min

Рис. 8. График для расчета

глубины разреза в плавно

подгоняемом пленочном

М(ρ

⁫

) = 500 Ом/ ⁫, δ(∆ρ

⁫

/ ρ

⁫

) = ± 20%,

/20 мммВтP =

. Контуры

резистора формируются методом фотолитографии (

1,0

min

Решение

Определим границы поля рассеивания

max

∗

min

∗

, учитывая что

==∆

∗∗∗

δδ

)/( RR

δ(∆ρ

⁫

/ ρ

⁫

ОмRRR

ном

1020)02,01(1000)1(

max

=+=+==

∗

.680

2,01

1020

maxmin

ОмRR =

−

∗

∗∗

Определим ширину резистора b исходя из допустимой мощности рассеяния:

.1,1

1020120

60040

5,0

max0

max

мм

RKP

≈













⋅⋅

⋅













≥

Определим длину основной части резистора:

.85,1

600

1,11020

max

мм

l ≈

⋅

Определим количество однотипных секций для подгонки и длину секций.

,12

400

600

9801020

680980

min

max

minmax

minmin

мм

≈⋅

−

∗

.075,0

600

1,1)9801020(

)(

max

minmax

мм

bRR

≈

⋅

−

Т.к.

1,0

min

=< ll

, то примем

ммl

1,0

и определим ширину секций

.5,1)9801020/(1,0600)/(

minmaxminmax

ммRRlb

−

⋅

−=

Определим количество секций с переменной длиной и длину самой корот-

кой секции. Выше было показано, при сопротивлении секции

minmaxmax1

RRR

−=

, необходимо принять

ммll

1,0

.5,1 ммb

Из соотношения

6,31

400

600

9801020

680980

31,3131,3

min

max

minmax

minmin

≈













+⋅

−













−

≥

∗

следует

Длины подстроечных секций равны:

ммll

1,0

min1

;

ммll

СC

2,02

;

ммll

СC

4,04

;

ммll

СC

6,06

Задача 4.7

Определим время задержки создаваемое диффузной RC –линией с пара-

метрами ρ

⁫

≈ 20…50 Ом/⁫,

/160 ммпФC =

ммl 5

Решение

Для диффузионной RC – линии длиной

время задержки определяется по

формуле

4,04,0 lСCRt

ЛЛзд

ρτ

==≈

Подставляя исходные данные получаем

секt

зд

912

10)80...32(2510160)50...20(4,0

−−

⋅=⋅⋅⋅⋅≈

Задача 4.8

Металлостеклянный корпус 401.14-2 приклеивают к теплоотводу:

ВтCR

/60

≈

при

)/(108

СмВт

⋅⋅=

; кристалл размером

1,5 х 1,5 х 0,2 мм припаивают к основанию корпуса (

KЛ

);

СT

доп

150+=

СT

125

max

)/(130 СмВт

⋅=

. Определить допустимую рассеивае-

мую кристаллом мощность

доп

Решение

Допустимая рассеиваемая кристаллом мощность определяется по формуле

)///(

max

KPKЛKЛKPKPTK

Cдоп

доп

ShhR

λλ

−

≤

Подставив значения получим

ВтP

доп

415,0

)105,15,1130/(102,060

125150

⋅⋅⋅⋅+

−

≤

−−

Задача 4.9

Выполнить расчет односторонней печатной платы усилителя. Определить

минимально допустимые значения толщины и ширины печатных проводников,

исходя из электрического режима работы усилителя.

Исходные данные: напряжение питания

ВU 6,12

; максимальный ток,

проходящий через проводник

AI 4,0

max

; размер платы 110 х 70 мм; матери-

ал платы – стеклотекстолит фольгированный марки СФ-1-50;

/30 ммAJ

доп

;

метод изготовления платы фотохимический; фоторезист сухой пленочный.

Решение

Т.к. метод изготовления печатной платы фотохимический, то, следова-

тельно, минимально допустимая толщины печатных проводников будет равна

толщине фольги, т.е.

ммhh

фП

050,0

Минимально допустимую ширину печатного проводника определяем по

формуле

max

допП

⋅

≥

где

доп

– допустимое значение плотности тока.

Тогда

,26,0

3005,0

4,0

ммb

⋅

≥

т.е. плотность печатного монтажа платы может быть не выше 2-го класса.

Задача 4.10

Определить количество проводников, которые можно разместить на одно-

сторонней печатной плате между двумя отверстиями. Исходные данные: метод

изготовления платы – фотохимический; расстояние между отверстиями

ммl 5,7

min

; максимальный диаметр контактной площадки

ммD 2

max

; шаг

координатной сетки 2,5 мм; плотность печатного монтажа – 1-ый класс; мате-

риал платы – гетинакс фольгированный марки ГФ-1-35.

Необходимые табличные данные:

- погрешность расположения базовых отверстий на заготовке

мм

02,0=

;

- погрешность расположения относительно координатной сетки на фото-

шаблоне проводника

мм

03,0=

;

- погрешность расположения печатных элементов при экспонировании на

слое

мм

02,0=

;

- погрешность расположения базовых отверстий в фотошаблоне

мм

03,0=

;