МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ
Факультет інформаційних технологій
Кафедра електроніки
та обчислювальної техніки
Курсовий проект
за курсом «Електроніка і мікросхемотехніка»
на тему
«Розрахунок RC-генератора на терморезистор»
Виконав: студент групи:
Аук-08-2 Солов'ев д.с
Керівник:
Доцент Галушко О.М
Дніпропетровськ
2009
Зміст
1. Призначення і область застосування
2. Загальні відомості
3. Опис принципової схеми
4. Розрахунок генератора
4.1 Розрахунок елементів у ланцюзі ПОС
4.2 Характеристики нелінійного елемента
4.3 Підсилювач потужності генератора
4.4 Вихідний дільник напруги
4.5 Підсилювач потужності
Список літератури
1. Призначення і область застосування
Проектоване пристрій - генератор синусоїдальних коливань з вбудованим підсилювачем потужності - призначений для використання в радіотехніці та вимірювальної техніки. Завдяки можливості зміни частоти генератор служить для регулювання, випробування і ремонту відмінності радіотехнічних пристроїв в лабораторних і виробничих умовах (телебачення, радіомовлення, акустика, техніка зв'язку тощо).
2. Загальні відомості
RC - генератор гармонійних коливань - представляє собою підсилювач, охоплений двома зворотними зв'язками: позитивної та негативної - рис. 1.
3. Опис принципової схеми
RC - генератор синусоїдальних коливань - мал.2 зібраний на операційному підсилювачі (ЗУ) з фазує ланцюгом - позитивний зворотний свіязь (ПОС) у вигляді мосту Вина та нелінійної негативним зворотним зв'язком (ООС) на базі терморезистора, лампочки розжарювання або польового транзистора. Плавне регулювання частоти здійснюється за допомогою здвоєного резистора R1 в ланцюзі ПОС.
Нелінійний елемент в ланцюзі ООС забезпечує баланс амплітуд, при якому початкове значення коефіцієнта посилення підтримується рівним коефіцієнту загасання фазує ланцюга. Отже сталість напруги на виході генератора забезпечується системою автоматичного регулювання.
Сигнал з виходу генератора надходить на вхід підсилювача потужності - один з варіантів емітерного повторювача, що забезпечує розвантаження операційного підсилювача.
Таким чином задана наступна схема генератора синусоїдальних коливань на ОУ - рис. 1.
Рис. 1 Схема RC-генератора на ОП з нелінійної ООС на польовому транзисторі і підсилювачем потужності.
4. Розрахунок генератора
4.1 Розрахунок фазує ланцюга RC - генератора
Частота напруги, що генерується визначається як
де R = R1 = R2, C = C1 = C2, - значення опорів і ємностей в ланцюзі ПОС. (Рис.1).
Поставивши собі за опором можна визначити ємність C, підставивши в (1) частоту f »1, 05 × fmax. Вибравши значення ємності в межах 30 ... 300 нФ, слід уточнити R / /, після чого за тією ж формулою знайти Rmax, підставивши f = 0.95 × fmin.
Визнач fG = 500 ... 2000 Гц.
Прийнявши = 5000 Ом, знайдемо
Вибравши З = 150 нФ %, Уточнимо
1 січня
Rmin = ----- = ----------- = 4900 OM
2 · π · fmax · C 2 · 3,14 · 1,05 · 210 · 1,50 ·
При цьому:
1 січня
Rmax = ---- = ----------- = 39100 OM
2 · π · fmin · C 2 · 3,14 · 0,95 · 28,5 · 1,5 ·
а змінна частина опору
Вибираємо здвоєний змінний резистор 0 ... 35 кОм ± 10% і уточнюємо діапазон частот:
4.2 Характеристики нелінійного елемента
Залежність для польового транзистора, включеного за схемою, зображеної на рис. 2, можна побудувати за рівнянням
У цю формулу потрібно підставляти абсолютні значення напруги керування (uу, B), відсічення (Uотс, В) і початкового струму стоку (IC.НАЧ, мА); опір каналу (RК) буде отримано в кілоомах
Рис.2. Включення польового транзистора як нелінійного опору:
а) - схема, б) - залежність RК (Uy).
4.3 Розрахунок опорів в ланцюзі ООС
У сталому режимі роботи генератора коефіцієнт посилення підсилювача рівний коефіцієнту загасання фазує ланцюга, тобто
K = γ
Для схеми з симетричним мостом Вина (див. рис. 1), коефіцієнт підсилення:
,
а коефіцієнт загасання на частоті
.
Зазвичай k = γ
R3 3
R4 = - = - = 1,5 kOM
k-1 3-1
Якщо в якості нелінійного елемента використовується терморезистор (рис.2), то, вибравши на вольтамперной характеристиці робочу точку (Uт, IТ), знаходять опір
UT 6
R3 = RT = - = - = 3 kOM (8)
IT 2
Крапку (UT, IT), через яку проходить динамічна характеристика терморезистора, вибирають по статичній характеристиці при UT »0,8 U2.
Амплітуда напруги, що генерується визначається з очевидного співвідношення:
(9)
або оскільки і
, То
(10)
звідки
(11)
1.5
UGm = √ 2 · 6 · (1 + -) = 12.6 B
3
Це напруга не повинна бути більше допустимого для вибраного ОУ (з істотним запасом).
Приймаються , Знайдемо:
Опору R8 і R9 вибирають з таким розрахунком, щоб напруга управління відповідало розрахунковим значенням:
де D U Ä »0,6 В - падіння напруги на діоді. Опору R8 і R9 зазвичай знаходяться в межах 30 ... 100 кОм.
Вибираю:
Ємність конденсатора С3 розраховують, задавшись постійної часу
t = (R8 + R9) C3, яка повинна бути в кілька разів більше періоду напруги, що генерується при мінімальній частоті: t = (3 .. 5) / fmin
Приймаю конденсатор:
4.4 Вихідний дільник напруги
Опір дільника напруги R5 (рис.1) вибирається, принаймні, в 4 ... 5 разів менше, ніж RH. Цим забезпечується майже лінійна залежність напруги Uн від переміщення движка дільника.
Приймаю по ряду Е24: R5 = 0,39 кОм
4.5 Підсилювач потужності
Найпростіший підсилювач потужності може бути зібраний на двох транзисторах з різним чергуванням переходів - комплементарний емітерний повторювач.
Потужність, що виділяється на колекторі транзистора не перевищує
Величини:
(19)
де Us = Us1-Us2-напруга живлення;
-Еквівалентний опір навантаження. Воно визначається зі співвідношення:
Найбільше напруга на колекторі транзистора:
Uке.макс = Us = UGm = 12.7 У
Найбільше значення струмів колектора і бази транзистора:
IК.макс =
IБ.макс =
При виборі транзисторів повинні дотримуватися умови:
РК.МАКС ≥ Кз · РК.МАКС
Uке.макс ≥ КзUке.макс
Iк.макс ≥ КзIк.макс
FG.макс ≤ fh21.к / Кз
де РК.МАКС, Uке.макс, Iк.макс - гранично допустимі значення потужності, напруги і струму колектора (паспортні параметри обраного транзистора);
Кз-коефіцієнт запасу, який не слід приймати в межах 1.3 ... 1.5.
З огляду на умови вибираю для підсилювача потужності два біполярних транзистора типу: КТ206Б з параметрами:
Список літератури
Руденко В.С., Сенько В.І., Тріфонюк В.В. Основи промислової електроніки .- К.: Вища шк., 1985.-400 с.
Аналогові інтегральні схеми: Довідник / А.Л. Буличов, В.І. Галкін, В.А. Прохоренко .- Мн.: Білорусь, 1995 .- 388 с.
Резистори, конденсатори, трансформатори, дроселі, комутаційні пристрої РЕА: Довідник / М. М. Акімов, Є.П. Ващуком, В.А. Прохоренко, Ю. П. Худоренок .- Мн.: Білорусь, 1994. - 591 с.
Терещук Р.М., Терещук К.М., Сєдов С.А. Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої. Довідник радіолюбітеля.-К.: Наукова думка, 1988.