Розрахунок підсилювача напруги на БТ
Схема підсилювача напруги зображена на рисунку 4.
Рисунок 4 – Схема ПН електрична принципова
Вхідні дані:
Транзистор КТ3107А
=300мВт – максимальна колекторна напруга.
=100мА – максимальний колекторний струм.
= 45В – максимальна колекторна напруга.
КТ3107А – =45В; =100мА =300мВт =12Пф
Оберемо напругу живлення
, (25)
.
Задаємося
, (26)
.
Обираємо з вихідної характеристики транзистора: при
З вхідних характеристик: при
Задамося
, (27)
.
Розрахуємо R8 :
, (28)
(Ом).
Вибираємо R8 з номіналом: С2-23-500Ом, Р=0,125Вт, 1%
Розрахуємо R9 :
, (29)
, (30)
(Ом).
Вибираємо R9 з номіналом: С2-23-100Ом, Р=0,125Вт, 1%
тому , (40)
Проведемо розрахунок опорів вхідного подільника R7 R6
, (41)
(Ом).
, (42)
(кОм).
Вибираємо R6 з номіналом: С2-23-12кОм, Р=0,125Вт, 1%
Вибираємо R7 з номіналом: С2-23-3,6кОм, Р=0,125Вт, 1%
Розрахуємо вхідний опір цього каскаду:
, (43)
5 (Ом).
Проведемо розрахунок конденсаторів.
- розділові конденсатори.
- блокувальний конденсатор.
, (44)
, (45)
, (46)
.
Вибираємо К21-7-8,2мкФ , 10%
Аналогічно розрахуємо
, (47)
( ).
Вибираємо КМ6М47-820нФ , 20%
Розрахунок елементів ОМВ
Схема очікувального мультивібратора зображена на рисунку 5.
Рисунок 5 – Схема ОМВ електрична принципова
Оскільки тривалість імпульсів для такого мультивібратора:
|
|
, (48)
а отже тривалість імпульсу вихідного сигналу залежить від опорів R4 R5 один з яких досліджуваний. Можливі межі тривалості розрахуємо після того, як будуть обрані всі елементи.
напруга насичення ОП на виході 20В
Оскільки даний каскад повинен лише змінювати тривалість імпульсів, а не підсилювати сигнал по напрузі, то виберемо номінали елементів так, щоб коефіцієнт підсилення по напрузі даного каскаду
, (49)
Оскільки , то , (50)
, (51)
Задавшись =1кОм, 100кОм, , знаючи межі, в яких змінюється опір проведемо розрахунок ємності конденсатора. Оскільки значення опорів змінюються в досить великих межах, то ємність конденсатора розрахуємо для кожного під діапазонну окремо.
Для першого:
(Ом), (52)
, (53)
(Ф).
Для другого:
(Ом), (54)
, (55)
(Ф).
Для третього:
(Ом), (56)
, (57)
(Ф).
Оберемо стандартний номінал змінного конденсатора та змінного опору:
Вибираємо КМ6М47-220нФ-220пФ , 20%
Вибираємо СП3-13-1,6МОм, Р=0,125Вт, 1%
При чому перемикання опору та конденсатора повинно відбуватися одночасно та у встановлені значення. Можна також використати три опори та три конденсатори, які перемикаються за допомогою ключа.
|
|
Проведемо розрахунок меж тривалості вихідних імпульсів в залежності від меж опору для одного діапазону, оскільки діапазони рівні:
, (58)
, (59)
Отже тривалість імпульсів в залежності від змінного опору лежатиме у межах: 1,16мс...1,25мс.
Розрахунок елементів мультивібратора
Схема автоколивального мультивібратора зображена на рисунку 6.
Рисунок 6 – Схема АМВ електрична принципова
Розрахуємо опір.
Вхідні данні:
Частота перетворень fmax= 20 (кГц).
Визначимо напругу живлення за заданою амплітудою вихідних імпульсів:
=(1,2…1,4) , (60)
=24 (В).
Оскільки період імпульсу , а за умовою частота перетворень f= 20кГц, задавшись ємністю конденсатора С1=1000пФ розрахуємо значення резистора R1:
, (61)
6(кОм).
Вибираємо R1 С2-23-36 кОм, Р=0,125Вт,
А також конденсатор:
Вибираємо С1 КМ6М47-1000пФ , 20%
Проведемо розрахунок опорів R2 R3 :
Оскільки на виході операційного підсилювача необхідно забезпечити рівень напруги 10 В, то коефіцієнт підсилення , а отже R2=R3, то задамося:
Вибираємо R3 С2-23-1кОм, Р=0,125Вт, 1%
R2 С2-23-1кОм, Р=0,125Вт, 1%
Похибка вимірювання
Після розрахунку зовнішніх елементів необхідно враховувати неідеальність ОП. При цьому , , . кОм, Ом, R5=100...10000Ом , R4=12кОм
|
|
Реальний коефіцієнт підсилення реального ОП можна визначити за формулою:
, (62)
.
Визначимо відносну похибку:
, (63)
.
Тобто значення реальної похибки не перевищує значення допустимої похибки, яка є однією із умов завдання: . Отже, можна зробити висновок, що задана в умові точність витримана.
Моделювання мультивібратора
Для перевірки правильності роботи схеми проведемо моделювання одного в вузлів. Для моделювання оберемо очікуючий мультивібратор, який виступає у ролі перетворювача опору у тривалість імпульсів. Підставимо всі обрані у процесі розрахунків номінали елементів та знімемо частотні характеристики на виході вузла. З частотою 10кГц на вхід мультивібратора подаємо сигнал за допомогою генератора імпульсів. Вихідний сигнал зображений на рисунку 8, оскільки досить малий інтервал зміни опорів, а отже і тривалості імпульсів. Демонструємо тривалість лише при t=-40 C.
Моделювання очікуючого мультивібратора зображено на рисунку 7.
Рисунок 7 - Очікуючий мультивібратор
Зобразимо частотні характеристики мультивібратора на рисунку 8.
|
|
Рисунок 8 – Частотні характеристики мультивібратора
В результаті проведення моделювання очікуваного мультивібратора, який ми використовували в якості перетворювача опору в тривалість імпульсу, отримали коливання прямокутної форми, які виникають в приладі за рахунок додатнього зворотнього зв’язку через активні електронні елементи: транзистор, операційний підсилювач, логічний елемент.
Основними параметрами прямокутних імпульсів є: частота(тривалість), амплітуда, що в нашому випадку відповідають ТЗ і дорівнює 25кГц, амплітуда на виході 20В на опорі 4В.
Література
1. Харовіц П. Н. Мистецтво схемотехніки .- М.: "Мир", 1986, т.2. – 55 с.
2.Гурин Е.И. Ноніусний вимірник тимчасових інтервалів з обчислюваним коефіцієнтом інтерполяції. –М.:Прилади і техніка експерименту, 1998.– 215с.
3. Мерзляков С.И., Стрекаловский О.В., Цурин И.П. 4-канальний субнаносекундний перетворювач час-код НО-251М.- М.: Прилади і техніка експерименту, 1995. – 106 с.
4. Глушковский М.Е. Швидкодійні амплітудні аналізатори в сучасній ядерній фізиці і техніці. – М.: Енергоатоміздат, 1986. - 253с.
5. Пасинків В.В., Чиркин Л.К. Напівпровідникові прилади. – М.: Вища школа, 1987. – 432 с.
6. Довідник. Вживання інтегральних мікросхем в електронній обчислювальній техніці.- М.: "Радіо і зв'язок",1987. – 400 с.
7. Наумов Ю.Е. Інтегральні схеми -.М.: Сов.радио, 1970. –112 с.
8. Аналогові і цифрові інтегральні схеми / Під редакцією С.В.Якубовського. - М.:Сов.радио, 1979. - 479 с.
9. Преснухин Л.Н. Воробьев Н.В. Шишкевич А.А. Розрахунок елементів цифрових пристроїв.- М.: Высшая школа, 1982. - 496 с.
10. Степененко И.П. Основи мікроелектроніки. -М .: Сов. Радіо, 1980. - 456 с.
11. Алексенко А.Г, Шогурин И.И. Мікросхематехника.- М.: "Радіо і зв'язок", 1982.- 296 с.
12. Мансуров В.М, Горячев В.Н. Мікромініатюрні схеми цифрових пристроїв.- М.: Сов. Радіо, 1979. – 212 с.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 116; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!