Міністерство освіти Російської Федерації
Південно-уральський державний університет
Кафедра Автоматики і Управління
Пояснювальна записка до курсового проекту по курсу
"Електроніка в приладобудуванні"
за темою "Генератор синусоїдальної напруги"
Нормоконтролер: Керівник:
Константинов В.І. Константинов В.І.
« » 2002 р. « » 2002
Автор проекту:
студент групи ПС-328
Горшенєва А.П.
Проект захищений
з оцінкою
«_____»__________ 2002 р
Анотація
Горшенєва А.П. Генератор синусоїдальної напруги: Пояснювальна записка до курсової роботи з курсу «Електроніка у приладобудуванні»
-Челябінськ: ЮУрГУ, 2002 .-
У курсовому проекті розглядається побудова електронного пристрою.
Крім розрахунків принципової схеми у цій роботі також представлені принципова схема і корпус пристрою.
Проект реалізований у програмному середовищі Word 97, моделювання схеми вироблено в середовищі Electronics Workbench
Іл. , Список літ .- назв.
Зміст
1. Введення
2. Обгрунтування і вибір функціональної схеми пристрою
3. Вибір і розрахунок принципових схем вузлів пристрою
4. Моделювання на ЕОМ роботи функціональних вузлів пристрою
5. Висновки щодо відповідності характеристик і параметрів пристрою вимогам технічного завдання
6. Список використаної літератури
Введення.
Генератори гармонічних коливань представляють собою пристрої, призначені для перетворення енергії джерел живлення постійного струму в енергію гармонійного вихідного сигналу напруги (струму) необхідної амплітуди і частоти.
Так як генератор сам є джерелом сигналу, він не має входу. Генератори будуються на основі підсилювачів з ланцюгами позитивного зворотного зв'язку, які працюють в режимі самозбудження на фіксованій частоті. Як ланцюгів зворотного зв'язку можуть використовуватися резонансні LC або R-Cсхеми чому відповідає два типи генераторів.
LC генератори зазвичай використовуються для формування радіочастотних сигналів, т.к вагогабаритні характеристики елементів коливальних контурів у звуковому діапазоні частот стають неприйнятними. У звуковому діапазоні генератори будуються на базі використання резонансних RC схем, і як підсилювачі зазвичай застосовуються ОУ
Обгрунтування і вибір функціональної схеми пристрою.
Генератор синусоїдальної напруги складається з генератора, що задає і підсилювача потужності.
Ріс3.5. Функціональна схема генератора синусоїдальної напруги (ДБН)
1) комутована частотозадаючого ланцюг (К.Ч.З.Ц.);
2) підсилювач (У.);
3) ланцюг позитивного зворотного зв'язку (П.О.С.);
4) стабілізатор амплітуди (С.А.);
5) регулятор рівня вихідного напруги (Р.У.);
6) попередній підсилювач (П.У.);
7) підсилювач потужності (р.м.);
8) ланцюг негативного зворотного зв'язку (О.О.С.);
9) джерело живлення (І.П.).
Від задає генератора подається напруга синусоїдальної форми, стабільної амплітуди і частоти на вхід підсилювача. Зазвичай під час роботи ДБН амплітуда вихідної напруги генератора, що задає не змінюється і для установки потрібної величини напруги на навантаженні в схему включено регулятор амплітуди. Перебудова частоти генератора, що задає проводиться в межах якого-небудь діапазону плавно, а зміна діапазонів виробляється дискретно.
Зазвичай плавна перебудова частоти проводиться в межах декади, тобто
де Кп-коефіцієнт перебудови,
Враховуючи розкид параметрів частотазадающіх ланцюгів, для гарантованого отримання будь-якої частоти, з передбачених технічним завданням, вводять коефіцієнт запасу, тоді
Величина вихідної напруги генератора, що задає в технічному завданні не обумовлюється і може обиратися будь-який в розумних межах. Без труднощів можна отримати амплітудне значення цієї напруги в межах 3 ... 10 В.
Тоді при вказаній на рис.3.5 структурі підсилювача потужності глибина зворотного зв'язку велика, а значить, він має гарні якісні показники у всьому частотному діапазоні (малі нелінійні спотворення, стабільний коефіцієнт посилення, низький вихідний опір і т.д.).
Вибір і розрахунок принципових схем вузлів пристрою
Розрахунок задає генератора.
По стабільності частоти і ширині частотного діапазону генерованого сигналу на практиці найбільш слушним є генератор з мостом Вина
Отримали 4 декади з урахуванням коефіцієнта запасу:
1) 20Гц-200Гц
2) 200Гц-2000Гц
3) 2000Гц-20000Гц
4) 20000Гц-200000Гц
З урахуванням коефіцієнта запасу:
1) 18Гц-220Гц
2) 180Гц-2200Гц
3) 1800Гц-22000Гц
5) 18000Гц-220000Гц
При використанні мосту Вина як частотно-яка задає ланцюга генератора для виконання умов самозбудження необхідно: 1 щоб міст Вина включався в ланцюг позитивного зворотного зв'язку.
2 щоб коефіцієнт передачі підсилювача на частоті резонансу мосту Вина був не <3
Для управління частотою вихідного напруги в якості резисторів можуть використовуватися здвоєні потенціометри. Враховуючи, що динамічний діапазон регулювання рідко> 20 дБ для його розширення крім змінних резисторів можуть використовуватися набори конденсаторів з декадно-перемиканим номіналом, т.про може бути здійснено широкосмугове регулювання.
Резонансна частота мосту Вина
Задамося С = 1000пФ тоді R = 1 / (2 * 3.14 * 200 000 * 0.1 * 1000 * 10 ^ -12) = 7957Ом
Тоді 0,1 R = 795.7Ом, 0,9 R = 7161.9Ом
У ланцюга негативного зворотного зв'язку можуть використовуватися польові транзистори, що працюють на початкових ділянках вихідних характеристик.
Вибираємо польовий транзистор з n-каналом, так щоб Rк.> 1кОм при Uзи =- 1В.
В якості такого транзистора беремо КП323А-2 (див. додаток), у якого Rк = 5В / 2,5 mA = 2кОм при Uзи =- 1В
Кu = 1/Кuоос = 1 / 3. Отже, R2 | | Rк / (R2 | | Rк + R3)
Отримуємо R2 = 2кОм, R3 = 2кОм
Задамося. С = 10мкФ, тоді R *= 1МОм R4 = 1000кОм/100 = 10кОм
Вибираємо діод, що працює на Д101
Як ОУ беремо 140УД23
Розрахунок регулятора рівня
Регулятор рівня вибираємо з наступних умов: регулятор є вихідним опором ОУ, тобто має бути більше або дорівнює 2кОм, з іншого боку опір регулятора рівня має бути на порядок менше, ніж вхідний опір підсилювача потужності, тобто менше ніж 50кОм.Т . до рівень регулювання сигналу становить 50%, то номінали опорів будуть однакові.
Uвих = Uвх * R2 / (R1 + R2)
U вих / Uвх = 1 / 2
R1 = R2 = 2кОм
Розрахунок підсилювача потужності
Підсилювач потужності складається з попереднього підсилювача, кінцевого каскаду і ланцюги загальної зворотного зв'язку.
Попередній підсилювач виконуємо на операційному підсилювачі.
Коефіцієнт підсилення підсилювача потужності визначається як К в = U вих / Uвх = 20 / 3 = 6, Uвх приймаємо 3В.
Коефіцієнт посилення кінцевого каскаду визначаємо як К і ок = Uвих/10 = 2, де 10 це вихідна напруга операційного підсилювача.
Отримуємо коефіцієнт посилення ЗУ без зворотного зв'язку К і / К і ок = 6 / 2 = 3
Операційний підсилювач вибираємо по частотній характеристиці за наявності зворотного зв'язку і швидкості наростання вихідної напруги в часі
Швидкість наростання вихідної напруги
Глибина зворотного зв'язку
Коефіцієнт підсилення підсилювача потужності з негативним зворотним зв'язком
К =
Т.а на частоті 200000 коефіцієнт посилення ЗУ Коу> 43 д Б
Частота зрізу f 1> fm * К в = 1,2 МГц
Даним вимогам відповідає 140УД23 з параметрами
Uп = 15В, Rн = 2кОм, Uвих.макс = 10В, вхідний струм Iвх = 0,2 нА, частота одиничного посилення f 1 = 10МГц, Vuвих.макс = 30В/мкс.
Залежність коефіцієнта посилення від частоти наведена у додатку.
Для живлення ОУ встановлюємо стабілізатори на стабілітронах КС515 з
Uст = 15В при струмі стабілізації Iст = 5мА, в цьому випадку падіння напруги на резисторах R буде визначатися як UR = 22-15 = 7В
IR = Iоу + Iст = 10 +5 = 15мА
R = 7 / 15 = 466.6Ом
P = U * I = 7 * 15 * 10 ^ -3 = 0.105Вт
Розрахунок кінцевого каскаду
Вихідний каскад може бути виконаний за трансформаторній і бестрансформаторних схемою. Критерієм для прийняття рішення може служити співвідношення між залишковим напругою на транзисторі при максимальному струмі навантаження і амплітудою напруги на навантаженні.
При
Вибір транзисторів для вихідного каскаду підсилювача потужності виробляють за розсіюється в ньому потужності, граничній частоті посилення і допустимим напруженням і струмів.
Для вихідного каскаду підсилювача, що працює з двома джерелами живлення, напруга кожного джерела вибирається з умови Ек = Uвих.макс + Uост
Ек = 20 +2 = 22В
Найбільше напруга на транзисторі в такому каскаді приблизно дорівнює подвоєному напрузі живлення: U кеюмакс = 2 * 22 = 44В
Найбільша потужність, що виділяється в кожному транзисторі вихідного каскаду для синусоїдального сигналу дорівнює
Визначаємо Rн
Вибір транзисторів по струму
Частотні властивості вихідних транзисторів повинні відповідати необхідної смузі пропускання всього підсилювача. Гранична частота підсилювача
fгр .= 2 ... 4 fмакс = 4 * 200 000 = 800кГц
Вибираємо пару комплементарних транзисторів КТ 853-КТ829, які мають параметри Uкем = 45-100В, Ік = 8А, Рк = 60 Вт,
Уточнюємо Uост = 1,5 В, тоді,
За отриманою потужності розраховуємо площу радіатора за формулою
де Кт-коефіцієнт тепловіддачі, що залежить від матеріалу, конструкції і способу обробки тепловідведення.
Для чорненого ребристого алюмінієвого тепловідведення зазвичай приймають Кт = 0,8 * 10 ^-3Вт / С * кв.см
tп-температура переходу, звичайно її приймають на 5 ... 10 градусів нижче гранично допустимої
tc-температура середовища, максимальна температура за завданням
Rпп-тепловий опір перехід-корпус
Rкк-тепловий опір корпус-тепловідвід.
Вибираємо Ікс = 0,05 Iк.макс = 0,08 А
Струм бази визначаємо наступним чином Iб.макс = Iк.макс /
Напруга база-емітер максимальне визначає за вхідними характеристиками транзісторов.Uбе = 1,7 В (див. додаток)
Номінальні значення резисторів базових ланцюгів вихідних транзисторів визначаємо за формулою:
Потужність, що розсіюється на резисторі Р =
Транзистори для предоконечного каскаду підсилювача потужності повинні мати такі параметри:
Uке.макс = 32В, Iк.VT1.макс = Iб.VT3.макс = Iк.VT3.макс /
Цим вимогам відповідає паракомплементарних транзисторів КТ3102-КТ3107, які мають: Uке.макс = 40В, Ік = 100мА, Рк = 150мВт,
Резистори R8 і R9 визначають коефіцієнт посилення, тому R9 / (R8 + R9) = 1 / К ІВК = 1 / 2
R9 = R8
Струм через резистори R9 і R8 повинен бути на порядок більше ніж струм бази вихідного транзистора IR8, R9> 10Iб.ок
U вих / (R8 + R9)> 10Iб.ок
Uвих/10Iб.ок> R8 + R9
Південно-уральський державний університет
Кафедра Автоматики і Управління
Пояснювальна записка до курсового проекту по курсу
"Електроніка в приладобудуванні"
за темою "Генератор синусоїдальної напруги"
Нормоконтролер: Керівник:
Константинов В.І. Константинов В.І.
« » 2002 р. « » 2002
Автор проекту:
студент групи ПС-328
Горшенєва А.П.
Проект захищений
з оцінкою
«_____»__________ 2002 р
Челябінськ
2002
Анотація
Горшенєва А.П. Генератор синусоїдальної напруги: Пояснювальна записка до курсової роботи з курсу «Електроніка у приладобудуванні»
-Челябінськ: ЮУрГУ, 2002 .-
У курсовому проекті розглядається побудова електронного пристрою.
Крім розрахунків принципової схеми у цій роботі також представлені принципова схема і корпус пристрою.
Проект реалізований у програмному середовищі Word 97, моделювання схеми вироблено в середовищі Electronics Workbench
Іл. , Список літ .- назв.
Зміст
1. Введення
2. Обгрунтування і вибір функціональної схеми пристрою
3. Вибір і розрахунок принципових схем вузлів пристрою
4. Моделювання на ЕОМ роботи функціональних вузлів пристрою
5. Висновки щодо відповідності характеристик і параметрів пристрою вимогам технічного завдання
6. Список використаної літератури
Введення.
Генератори гармонічних коливань представляють собою пристрої, призначені для перетворення енергії джерел живлення постійного струму в енергію гармонійного вихідного сигналу напруги (струму) необхідної амплітуди і частоти.
Так як генератор сам є джерелом сигналу, він не має входу. Генератори будуються на основі підсилювачів з ланцюгами позитивного зворотного зв'язку, які працюють в режимі самозбудження на фіксованій частоті. Як ланцюгів зворотного зв'язку можуть використовуватися резонансні LC або R-Cсхеми чому відповідає два типи генераторів.
LC генератори зазвичай використовуються для формування радіочастотних сигналів, т.к вагогабаритні характеристики елементів коливальних контурів у звуковому діапазоні частот стають неприйнятними. У звуковому діапазоні генератори будуються на базі використання резонансних RC схем, і як підсилювачі зазвичай застосовуються ОУ
Обгрунтування і вибір функціональної схеми пристрою.
Генератор синусоїдальної напруги складається з генератора, що задає і підсилювача потужності.
ПОС. |
|
|
|
|
|
СА |
ООС |
Rн |
| ||||||||
ДЖЕРЕЛО ХАРЧУВАННЯ |
Ріс3.5. Функціональна схема генератора синусоїдальної напруги (ДБН)
1) комутована частотозадаючого ланцюг (К.Ч.З.Ц.);
2) підсилювач (У.);
3) ланцюг позитивного зворотного зв'язку (П.О.С.);
4) стабілізатор амплітуди (С.А.);
5) регулятор рівня вихідного напруги (Р.У.);
6) попередній підсилювач (П.У.);
7) підсилювач потужності (р.м.);
8) ланцюг негативного зворотного зв'язку (О.О.С.);
9) джерело живлення (І.П.).
Від задає генератора подається напруга синусоїдальної форми, стабільної амплітуди і частоти на вхід підсилювача. Зазвичай під час роботи ДБН амплітуда вихідної напруги генератора, що задає не змінюється і для установки потрібної величини напруги на навантаженні в схему включено регулятор амплітуди. Перебудова частоти генератора, що задає проводиться в межах якого-небудь діапазону плавно, а зміна діапазонів виробляється дискретно.
Зазвичай плавна перебудова частоти проводиться в межах декади, тобто
де Кп-коефіцієнт перебудови,
Враховуючи розкид параметрів частотазадающіх ланцюгів, для гарантованого отримання будь-якої частоти, з передбачених технічним завданням, вводять коефіцієнт запасу, тоді
Величина вихідної напруги генератора, що задає в технічному завданні не обумовлюється і може обиратися будь-який в розумних межах. Без труднощів можна отримати амплітудне значення цієї напруги в межах 3 ... 10 В.
Тоді при вказаній на рис.3.5 структурі підсилювача потужності глибина зворотного зв'язку велика, а значить, він має гарні якісні показники у всьому частотному діапазоні (малі нелінійні спотворення, стабільний коефіцієнт посилення, низький вихідний опір і т.д.).
Вибір і розрахунок принципових схем вузлів пристрою
Розрахунок задає генератора.
По стабільності частоти і ширині частотного діапазону генерованого сигналу на практиці найбільш слушним є генератор з мостом Вина
C |
10C |
100C |
1000C |
0.1R |
0.9R |
R2 |
R3 |
C1 |
R * |
R4 |
Отримали 4 декади з урахуванням коефіцієнта запасу:
1) 20Гц-200Гц
2) 200Гц-2000Гц
3) 2000Гц-20000Гц
4) 20000Гц-200000Гц
З урахуванням коефіцієнта запасу:
1) 18Гц-220Гц
2) 180Гц-2200Гц
3) 1800Гц-22000Гц
5) 18000Гц-220000Гц
При використанні мосту Вина як частотно-яка задає ланцюга генератора для виконання умов самозбудження необхідно: 1 щоб міст Вина включався в ланцюг позитивного зворотного зв'язку.
2 щоб коефіцієнт передачі підсилювача на частоті резонансу мосту Вина був не <3
Для управління частотою вихідного напруги в якості резисторів можуть використовуватися здвоєні потенціометри. Враховуючи, що динамічний діапазон регулювання рідко> 20 дБ для його розширення крім змінних резисторів можуть використовуватися набори конденсаторів з декадно-перемиканим номіналом, т.про може бути здійснено широкосмугове регулювання.
Резонансна частота мосту Вина
Задамося С = 1000пФ тоді R = 1 / (2 * 3.14 * 200 000 * 0.1 * 1000 * 10 ^ -12) = 7957Ом
Тоді 0,1 R = 795.7Ом, 0,9 R = 7161.9Ом
У ланцюга негативного зворотного зв'язку можуть використовуватися польові транзистори, що працюють на початкових ділянках вихідних характеристик.
Вибираємо польовий транзистор з n-каналом, так щоб Rк.> 1кОм при Uзи =- 1В.
В якості такого транзистора беремо КП323А-2 (див. додаток), у якого Rк = 5В / 2,5 mA = 2кОм при Uзи =- 1В
Кu = 1/Кuоос = 1 / 3. Отже, R2 | | Rк / (R2 | | Rк + R3)
Отримуємо R2 = 2кОм, R3 = 2кОм
Задамося. С = 10мкФ, тоді R *= 1МОм R4 = 1000кОм/100 = 10кОм
Вибираємо діод, що працює на Д101
Як ОУ беремо 140УД23
Розрахунок регулятора рівня
Регулятор рівня вибираємо з наступних умов: регулятор є вихідним опором ОУ, тобто має бути більше або дорівнює 2кОм, з іншого боку опір регулятора рівня має бути на порядок менше, ніж вхідний опір підсилювача потужності, тобто менше ніж 50кОм.Т . до рівень регулювання сигналу становить 50%, то номінали опорів будуть однакові.
Uвих = Uвх * R2 / (R1 + R2)
U вих / Uвх = 1 / 2
R1 = R2 = 2кОм
Розрахунок підсилювача потужності
Підсилювач потужності складається з попереднього підсилювача, кінцевого каскаду і ланцюги загальної зворотного зв'язку.
Попередній підсилювач виконуємо на операційному підсилювачі.
Коефіцієнт підсилення підсилювача потужності визначається як К в = U вих / Uвх = 20 / 3 = 6, Uвх приймаємо 3В.
Коефіцієнт посилення кінцевого каскаду визначаємо як К і ок = Uвих/10 = 2, де 10 це вихідна напруга операційного підсилювача.
Отримуємо коефіцієнт посилення ЗУ без зворотного зв'язку К і / К і ок = 6 / 2 = 3
Операційний підсилювач вибираємо по частотній характеристиці за наявності зворотного зв'язку і швидкості наростання вихідної напруги в часі
Швидкість наростання вихідної напруги
Глибина зворотного зв'язку
Коефіцієнт підсилення підсилювача потужності з негативним зворотним зв'язком
К =
Т.а на частоті 200000 коефіцієнт посилення ЗУ Коу> 43 д Б
Частота зрізу f 1> fm * К в = 1,2 МГц
Даним вимогам відповідає 140УД23 з параметрами
Uп = 15В, Rн = 2кОм, Uвих.макс = 10В, вхідний струм Iвх = 0,2 нА, частота одиничного посилення f 1 = 10МГц, Vuвих.макс = 30В/мкс.
Залежність коефіцієнта посилення від частоти наведена у додатку.
Для живлення ОУ встановлюємо стабілізатори на стабілітронах КС515 з
Uст = 15В при струмі стабілізації Iст = 5мА, в цьому випадку падіння напруги на резисторах R буде визначатися як UR = 22-15 = 7В
IR = Iоу + Iст = 10 +5 = 15мА
R = 7 / 15 = 466.6Ом
P = U * I = 7 * 15 * 10 ^ -3 = 0.105Вт
Розрахунок кінцевого каскаду
C1 |
R1 |
R4 |
R3 |
R2 |
C2 |
R5 |
R7 |
R6 |
R10 |
R8 |
R9 |
VD1-4 |
VT1 |
VT3 |
VT2 |
VT4 |
Вихідний каскад може бути виконаний за трансформаторній і бестрансформаторних схемою. Критерієм для прийняття рішення може служити співвідношення між залишковим напругою на транзисторі при максимальному струмі навантаження і амплітудою напруги на навантаженні.
При
Вибір транзисторів для вихідного каскаду підсилювача потужності виробляють за розсіюється в ньому потужності, граничній частоті посилення і допустимим напруженням і струмів.
Для вихідного каскаду підсилювача, що працює з двома джерелами живлення, напруга кожного джерела вибирається з умови Ек = Uвих.макс + Uост
Ек = 20 +2 = 22В
Найбільше напруга на транзисторі в такому каскаді приблизно дорівнює подвоєному напрузі живлення: U кеюмакс = 2 * 22 = 44В
Найбільша потужність, що виділяється в кожному транзисторі вихідного каскаду для синусоїдального сигналу дорівнює
Визначаємо Rн
Вибір транзисторів по струму
Частотні властивості вихідних транзисторів повинні відповідати необхідної смузі пропускання всього підсилювача. Гранична частота підсилювача
fгр .= 2 ... 4 fмакс = 4 * 200 000 = 800кГц
Вибираємо пару комплементарних транзисторів КТ 853-КТ829, які мають параметри Uкем = 45-100В, Ік = 8А, Рк = 60 Вт,
Уточнюємо Uост = 1,5 В, тоді,
За отриманою потужності розраховуємо площу радіатора за формулою
де Кт-коефіцієнт тепловіддачі, що залежить від матеріалу, конструкції і способу обробки тепловідведення.
Для чорненого ребристого алюмінієвого тепловідведення зазвичай приймають Кт = 0,8 * 10 ^-3Вт / С * кв.см
tп-температура переходу, звичайно її приймають на 5 ... 10 градусів нижче гранично допустимої
tc-температура середовища, максимальна температура за завданням
Rпп-тепловий опір перехід-корпус
Rкк-тепловий опір корпус-тепловідвід.
Вибираємо Ікс = 0,05 Iк.макс = 0,08 А
Струм бази визначаємо наступним чином Iб.макс = Iк.макс /
Напруга база-емітер максимальне визначає за вхідними характеристиками транзісторов.Uбе = 1,7 В (див. додаток)
Номінальні значення резисторів базових ланцюгів вихідних транзисторів визначаємо за формулою:
Потужність, що розсіюється на резисторі Р =
Транзистори для предоконечного каскаду підсилювача потужності повинні мати такі параметри:
Uке.макс = 32В, Iк.VT1.макс = Iб.VT3.макс = Iк.VT3.макс /
Цим вимогам відповідає паракомплементарних транзисторів КТ3102-КТ3107, які мають: Uке.макс = 40В, Ік = 100мА, Рк = 150мВт,
Резистори R8 і R9 визначають коефіцієнт посилення, тому R9 / (R8 + R9) = 1 / К ІВК = 1 / 2
R9 = R8
Струм через резистори R9 і R8 повинен бути на порядок більше ніж струм бази вихідного транзистора IR8, R9> 10Iб.ок
U вих / (R8 + R9)> 10Iб.ок
Uвих/10Iб.ок> R8 + R9
1кОм> R8 + R9
R8 = R9 = 500Ом
Ланцюг зміщення розраховуємо з умови спокою каскаду
Ікс = 0,08 А
Iб.п.ок = Ікс /
Струм бази спокою кінцевого каскаду є струмом спокою колектора предоконечного транзисторів, тобто Iк.VT1.п. = Iб.VT3 + IR7
IR7 = Uб.е.п.ок/R7 = 1.1/820 = 1.3мА (напруга база-емітер спокою кінцевого каскаду знаходимо за вхідними характеристиками транзистора VT3)
Iк.VT1.п. = 1,4 мА
Iб.VT1.п = Iк.п.VT1 /
За вхідний характеристиці транзистора VT1 визначаємо напругу база-емітер спокою, яке рівне прямому падіння напруги на діодах.
Uпр .= Uбе.п. = 0,6 В (при Іпр.> 10Iб.п.VT1, Іпр .= 0,23 мА)
Підбираємо діод КД228, який має такі характеристики:
Iпр.макс = 7,5 А
Uпр.макс = 0,65 В
Розрахуємо резистори R5 і R6
IR5 = Iб.п.VT1 + Iд .= 0,25 мА
UR5 = Eк-Uб.е.п.VT1 = 22-0.6 = 21.4В
R5 = 21.4/0.25мА = 85,6 кОм
РR5 = 21.4 * 21.4/85600 = 0.00535Вт
Опір R1 визначає вхідний опір підсилювача потужності, і повинно складати близько 10кОм. Беремо R1 = 47кОм, тому що це опір рекомендовано для більшості підсилюючих пристроїв.
R3 = 47кОм (для того щоб не було розбалансу)
РR1 = Uвх ^ 2/Rн = 0,1914 мВт
PR3 = 6.148мВт
Опір R2 визначає коефіцієнт передачі УМ в цілому,
ми задалися
R2 / (R2 + R3) = 0.15
R2 = 8294Ом
Напруга на інвертуючому вході дорівнює напрузі на неінвертуючий і одно 3В
Р = U ^ 2 / R = 0.001Вт
Конденсатор С1 вибираємо з умови, що C1 і R1 високочастотний фільтр першого порядку,
С1 = 0,17 мкФ
С2 = 6мкФ
Розрахунок джерела живлення
Напруга на виході випрямляча Uвих.випрям = Uост + Uвих.макс. Вибираємо Uост = 2В, тоді Uвих.випрям .= 1922 +2 = 24В
Напруга пульсацій на конденсаторі фільтру береться в межах 10% від робочої напруги, і одно
Тоді С =
З урахуванням напруги пульсацій
Т.ч. ми отримали напруга на виході випрямляча при найнижчому напрузі в мережі (-15%), тоді на рівні 220В ми будемо мати напругу
28 / 0,85 = 33В
а при максимальній напрузі мережі (при +10%)
33 * 1.1 = 36.3В
Т.ч. робоча напруга ми вибрали правильно.
Сформуємо вимоги до трансформатора:
Вибираємо трансформатор ТПП259 з габаритною потужністю Р = 31Вт
Вибираємо діоди для мостового випрямляча за наступними параметрами
Даним параметрами задовольняємо діод Д202 з параметрами
Проведемо розрахунок стабілізатора напруги
В якості транзистора VT1 беремо потужний транзистор, який повинен мати параметри:
Вибираємо ті ж транзистори що і для підсилювача потужності, КТ853, КТ829.
Транзистори для диференціального каскаду стабілізатора повинні мати такі параметри:
Беремо транзистори КТ3102, КТ3107, які мають такі характеристики
В якості елемента, що задає опорне напруга стабілізатора, вибираємо стабілітрон КС191Ж з напругою стабілізації
Розрахуємо значення резисторів, що входять в каскад.
Розрахуємо значеня резисторів дільника напруги. Струм дільника на порядок вище ніж струм бази транзистора VT3
Резистор R4 дозволяє підстроїти номінал напруги, тобто з 220кОм 10% піде на підстроювання, таким чином R4 = 22кОм
R5 + R3 = 198кОм
R3/R5 = 1 / 2
R3 = 66кОм
R5 = 132кОм
Список літератури
1 Гуділін А.Є. Керівництво до курсового проектування з електронним пристроям автоматики. Методичні указанія.Челябінск.1985
2 Гендін Г.С. Все про резісторах.-М.: Телеком, 2000
3 Перельман Б.Л. Напівпровідникові прилади. Довідник .- М.: Мікротех.1996
R8 = R9 = 500Ом
Ланцюг зміщення розраховуємо з умови спокою каскаду
Ікс = 0,08 А
Iб.п.ок = Ікс /
Струм бази спокою кінцевого каскаду є струмом спокою колектора предоконечного транзисторів, тобто Iк.VT1.п. = Iб.VT3 + IR7
IR7 = Uб.е.п.ок/R7 = 1.1/820 = 1.3мА (напруга база-емітер спокою кінцевого каскаду знаходимо за вхідними характеристиками транзистора VT3)
Iк.VT1.п. = 1,4 мА
Iб.VT1.п = Iк.п.VT1 /
За вхідний характеристиці транзистора VT1 визначаємо напругу база-емітер спокою, яке рівне прямому падіння напруги на діодах.
Uпр .= Uбе.п. = 0,6 В (при Іпр.> 10Iб.п.VT1, Іпр .= 0,23 мА)
Підбираємо діод КД228, який має такі характеристики:
Iпр.макс = 7,5 А
Uпр.макс = 0,65 В
Розрахуємо резистори R5 і R6
IR5 = Iб.п.VT1 + Iд .= 0,25 мА
UR5 = Eк-Uб.е.п.VT1 = 22-0.6 = 21.4В
R5 = 21.4/0.25мА = 85,6 кОм
РR5 = 21.4 * 21.4/85600 = 0.00535Вт
Опір R1 визначає вхідний опір підсилювача потужності, і повинно складати близько 10кОм. Беремо R1 = 47кОм, тому що це опір рекомендовано для більшості підсилюючих пристроїв.
R3 = 47кОм (для того щоб не було розбалансу)
РR1 = Uвх ^ 2/Rн = 0,1914 мВт
PR3 = 6.148мВт
Опір R2 визначає коефіцієнт передачі УМ в цілому,
ми задалися
R2 / (R2 + R3) = 0.15
R2 = 8294Ом
Напруга на інвертуючому вході дорівнює напрузі на неінвертуючий і одно 3В
Р = U ^ 2 / R = 0.001Вт
Конденсатор С1 вибираємо з умови, що C1 і R1 високочастотний фільтр першого порядку,
С1 = 0,17 мкФ
С2 = 6мкФ
Розрахунок джерела живлення
TS1 |
C1 |
C2 |
+ |
+ |
R1 |
R6 |
VD3 |
VD4 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
R7 |
R8 |
R9 |
R10 |
VT2 |
VT3 |
VT5 |
VT6 |
VT7 |
| |||||||||
| |||||||||
Напруга на виході випрямляча Uвих.випрям = Uост + Uвих.макс. Вибираємо Uост = 2В, тоді Uвих.випрям .= 1922 +2 = 24В
Напруга пульсацій на конденсаторі фільтру береться в межах 10% від робочої напруги, і одно
Тоді С =
З урахуванням напруги пульсацій
Т.ч. ми отримали напруга на виході випрямляча при найнижчому напрузі в мережі (-15%), тоді на рівні 220В ми будемо мати напругу
28 / 0,85 = 33В
а при максимальній напрузі мережі (при +10%)
33 * 1.1 = 36.3В
Т.ч. робоча напруга ми вибрали правильно.
Сформуємо вимоги до трансформатора:
Вибираємо трансформатор ТПП259 з габаритною потужністю Р = 31Вт
Вибираємо діоди для мостового випрямляча за наступними параметрами
Даним параметрами задовольняємо діод Д202 з параметрами
Проведемо розрахунок стабілізатора напруги
В якості транзистора VT1 беремо потужний транзистор, який повинен мати параметри:
Вибираємо ті ж транзистори що і для підсилювача потужності, КТ853, КТ829.
Транзистори для диференціального каскаду стабілізатора повинні мати такі параметри:
Беремо транзистори КТ3102, КТ3107, які мають такі характеристики
В якості елемента, що задає опорне напруга стабілізатора, вибираємо стабілітрон КС191Ж з напругою стабілізації
Розрахуємо значення резисторів, що входять в каскад.
Розрахуємо значеня резисторів дільника напруги. Струм дільника на порядок вище ніж струм бази транзистора VT3
Резистор R4 дозволяє підстроїти номінал напруги, тобто з 220кОм 10% піде на підстроювання, таким чином R4 = 22кОм
R5 + R3 = 198кОм
R3/R5 = 1 / 2
R3 = 66кОм
R5 = 132кОм
Список літератури
1 Гуділін А.Є. Керівництво до курсового проектування з електронним пристроям автоматики. Методичні указанія.Челябінск.1985
2 Гендін Г.С. Все про резісторах.-М.: Телеком, 2000
3 Перельман Б.Л. Напівпровідникові прилади. Довідник .- М.: Мікротех.1996