Розробка спрощеної структурної схеми

Спрощена структурна схема перетворювача наведена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Спрощена структурна схема перетворювача

АМВ – автоколивальний мультивібратор, призначений для створення імпульсів заданої частоти.

ОМВ – очікуючий мультивібратор, призначений для формування імпульсів певної тривалості з визначеною амплітудою. Тривалість вихідних імпульсів залежить від змінного опору.

ПН – підсилювач напруги на БТ, здійснює стабілізацію рівня вихідної напруги попереднього каскаду.

ПП – підсилювач потужності, використовується для забезпечення потужності на навантаженні.

Попередній розрахунок автоколивального мультивібратора

Вхідні дані:

Частота модуляції f_max= 20кГц

Визначимо напругу живлення за заданою амплітудою вихідних імпульсів:

=(1,2…1,4) =24В, (1)

, (2)

, (3)

= 400 (кГц),

, (4)

Отже за допомогою автоколивального мультивібратора проводимо генерацію імпульсів з частотою 20кГц, які виступають в ролі запускаючи для наступного каскаду.

Виберемо ОП К574УД2Б

Основні параметри:

нА вхідний струм

В максимальна вихідна напруга

Ом вихідний опір

МГц гранична частота

Діапазон робочих температур =(45-70) С

Попередній розрахунок очікуючого мультивібратора

Даний перетворювач виконує перетворення опору у тривалість.

Наведемо можливі межі опору: (Ом), (МОм),

Розрахуємо динамічний діапазон.

D= , (5)

D= .

Оскільки заданий діапазон є більшим за 100, то виконаємо його розбиття на під діапазони:

D = , (6)

D = =100,

D = , (7)

D= =100.

D = , (8)

D= =100.

Таким чином при проведенні подальших розрахунків необхідно врахувати ці під діапазони при виборі елементів даного вузла схеми.

Для такого ОМВ тривалість сформованого імпульсу:

. (9)

За умовою

Задаємо

(10...20) , (10)

400 (кГц).

> , (11)

=(1,2…1,4) ,

=24 (В).

Для операційного підсилювача:

(10...20) , (12)

400 (кГц).

Спираючись на проведені розрахунки обираємо ОП: К574УД2Б

Попередній розрахунок ПП

В якості підсилювача потужності використано комплементарний емітерний повторювач. Принцип дії: VT2 відкритий і працює як емітерний повторювач коли на вході каскаду позитивний сигнал. У цей час VT3 закритий.

При негативному сигналі навпаки. Початкові дані:

, ,

_max= (13)

_max= .

Розрахуємо максимальну вихідну потужність:

Р_max= , (14)

Р_max= =50 (Вт).

З попередніх розрахунків

А отже необхідно обрати транзистор з потужністю на колекторі не менше 100Вт, струмом колектора 5А.

На основі розрахунків оберемо транзистори VT2 та VT3.

КТ864А n-p-n: КТ865А p-n-p:

=100Вт =100Вт - максимальна колекторна потужність

=12А =12А – максимальний колекторний струм.

=160В =160В - максимальна колекторна напруга.

=40...200 =40...200 - коефіцієнт підсилення.

=3МГц =3МГц – гранична частота.

=2В =2В – максимальна напруга насичення.

=2А =2А – струм навантаження.

T=-60…+125 С T=-60…+125 С – робоча температура

Попередній розрахунок ПН

ПН використовується для стабілізації рівня вихідної напруги на перед кінцевому каскаді. Для визначення параметрів проведемо наступні розрахунки.

Визначимо коефіцієнт підсилення по напрузі:

, (15)

Оскільки попередній каскад виконує перетворення опору у тривалість імпульсу, то хоч попередній каскад і в ідеалі не повинен викликати зміну вхідного імпульсу по амплітуді варто стабілізувати рівень вихідної напруги та підсилити його до рівня 20 В. Це і буде виконувати даний каскад.

Виберемо активний елемент підсилювача потужності спираючись на наступні дані:

Оскільки коефіцієнти підсилення транзисторів VT4 та VT5 К_пр=25дб=300, то :

Р_вх= , (16)