Скачать 244.66 Kb.
|
2.1.2 Классификация ГПН со стабилизаторами тока.Как уже указывалось выше, принцип действия схем генераторов пилообразного напряжения заключается в использовании заряда или разряда конденсатора во время рабочего хода через стабилизатор тока. Учитывая принципиальную общность почти всех применяемых на практике схем генераторов, целесообразно рассматривать их как варианты одной и той же схемы. При этом они отличаются друг от друга, главным образом, лишь способом создания напряжения в цепи стабилизатора тока. Поэтому классификационному признаку различают следующие типы генераторов:
Рисунок 2.1.1 На рисунке 2.1.1,а показан вариант функциональной схемы компенсационного генератора с положительной обратной связью (ПОС): если коэффициент усиления усилителя К0=+1, то повышение потенциала в точке а1 при заряде конденсатора С компенсируется точно таким же повышением потенциала в точке а2, и зарядный ток i останется неизменным. Конечно, в практических схемах вследствие того, что коэффициент усиления К0 не остается в процессе работы постоянным и точно равным 1, а так же в результате нестабильности других параметров схем наблюдается определенное не постоянство тока i и большее или меньшее значение коэффициента нелинейности напряжения на конденсаторе и выходного напряжения uвых. Генератор, реализующий функциональную схему на рисунке 2.1.1,а, называют компенсационным генератором с ПОС.
Если в этой схеме коэффициент усиления К0 бесконечно большой, то можно считать, что напряжение на выходе конечно при напряжении на входе усилителя, равном нулю: u=0 ( т.е. uвых=uс), и зарядный ток i=E0/R постоянен. Конечно, в реальных схемах К0≠∞, но при достаточно большом значении К0 изменение зарядного тока i по мере заряда конденсатора С мало и коэффициент нелинейности так же мал. Заметим, что в соответствии с функциональной схемой рисунок 2.1.1,б строятся интегрирующие операционные усилители, предназначенные для реализации математической операции интегрирования. Действительно, при достаточно большем коэффициенте усиления К0u≈0, |uвых|≈|uc|≈1/c, где i=E0/R, или в общем случае: i≈uвх(t)/(R), если вместо источника E0 действует источник изменяющегося напряжения uвх(t) и, следовательно, uвых(t)≈1/RC. 2.1.3 Генераторы пилообразного напряжения на операционных усилителях. Содержание схемы разрабатываемого устройстваИнтегрирующее включение операционного усилителя, обеспечивающего получение выходного напряжения, пропорционального интегралу от входного напряжения, предполагает включение конденсатора в цепь отрицательной обратной связи. Поэтому генераторы пилообразного напряжения на операционных усилителях строят по принципу генераторов с обратной связью, интегрирующих постоянное напряжения источника питания, которое для них является входным. На рисунке 2.1.2,а показана схема генератора пилообразного напряжения с интегрирующей RC-цепочкой, включенной в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя /4/. Рисунок 2.1.2 В момент времени t1, ключ К размыкается и осуществляется прямой ход, а в момент времени t2 ключ замыкается, емкость C разряжается и на выходе устанавливается нулевое напряжение. Из приведенных ниже выражений следует, что емкость C заряжается почти постоянным током, а значит, напряжение на ней (как и напряжение Uвых ) изменяется по линейному закону (рисунок 2.1.2,б). Протекающий ток через резистор R ток определяется выражением iR=(E-Uвх)/R. Если ОУ близок к идеальному, (К→∞, Uвх→0, i_→0), то iR=E/R=const, и Uвых = -Uc+Uвх = -Uc = -1/C. Из выражения iR = ic+i_ с учетом, что i_= 0, получим iR = ic. Следовательно, Uвых = -1/C= -1/C= - (2.1.1) При поступлении входного импульса на ключевое устройство (транзистор), открывается и конденсатор C начинает разряжаться по экспоненте через коллекторную цепь транзистора. Согласно методике определения длительности экспоненциального процесса описанном в /1, стр. 26/. Tпроцесса = τln(0,99/0,01) ≈ 4,6τ (2.1.2) В данном случае: τразр=С(Rкл+Rвых), (2.1.3) где Rкл-сопротивление ключевого устройства (в режиме насыщения); Rвых-выходное сопротивление ОУ; C-емкость конденсатора. Время формирования рабочего хода равно паузе между управляющими импульсами (когда ключевое устройство в режиме отсечки). На рисунке 2.1.3 изображены графики поясняющие работу ГПН, где Uкн-напряжение насыщения коллекторного перехода; tп- длительность паузы между импульсами входного сигнала. Рисунок 2.1.3 Ключевое устройство (КУ) представляет собой насыщенный транзисторный ключ рисунок 2.1.4 Схема состоит из коммутируемой и управляющей цепей. Коммутируемая цепь образована резистором Rк и источником питающего напряжения Eи.п. При любом стационарном режиме работы устройства коллекторное напряжение Uкэ и ток коллектора Iк связаны уравнением Кирхгоффа: Рисунок 2.1.4 Iк=(Eи.п.-Uкэ)/Rк+Iвых. (2.1.4) Уравнение (2.1.4) представлена на коллекторных характеристиках транзистора ( при условии Iвых=0) в виде нагрузочной прямой. Коммутируемая цепь замкнута, когда транзистор находится в режиме насыщения. При этом ток согласно (2.1.4), Iк=Iк нас =(Eи.п.-Uкэ нас )/Rк. Для кремниевых планарных транзисторов обычно Uкэ нас=0,2-0,4В, поэтому, как правило, можно считать, что Uкэ нас < Iк нас=Eи.п./Rк. Коммутируемая цепь разомкнута, когда транзистор находится в режиме отсечки. При этом ток коллектора Iк=Iк0, а напряжение на коллекторе при Iвых=0 Uкэ=Eи.п.-Iк0Rк. Обычно Iк0 и Rк таковы, что из произведение Iк0Rк гораздо меньше Eи.п, поэтому для режима приближенно можно считать Uкэ≈Eи.п. Управляющая цепь транзисторного ключа образована резистором Rб и источником управляющего напряжения Uвх. При этом эмиттерный вывод транзистора является общим для управляющей и коммутируемой цепей. В стационарном режиме работы напряжение Uвх и ток базы Iб удовлетворяют уравнению Кирхгофа Uбэ=Uвх-IбRк. Из рассмотренного выше и из /1 стр.98/ следует, что для обеспечения ключевого режима транзистора необходимо выполнение следующих неравенств: в режиме насыщения U1вх≥UБ нас + IБ нас RБ; (2.1.5) в режиме отсечки U0вх≤UБ0 + IБ0RБ, (2.1.6) где UБ нас=0,7В, Uб0=0,4В для кремниевых планарных транзисторов; Iб нас = Iк нас/βmin, βmin – минимальное значение коэффициента усиления транзистора по току в схеме сообщим эмиттером. Из (2.1.5) по заданному значению U1вх легко определить требуемое сопротивление Rб: Rб≤( U1вх –Uб нас)/Iб нас. (2.1.7) Поскольку в задании не задана частота следования импульсов пилообразного напряжения, в качестве источника управляющих импульсов использован симметричный мультивибратор на ОУ, схема его приведена на рисунке 2.1.5. Коэффициент обратной связи мультивибратора определяется по формуле: æ =R1/R1+R3. (2.1.8) Исходя из задания максимальная частота следования импульсов будет равна f = 1/T, T=tпр+tобр. (2.1.9) Требуемая скорость нарастания сигнала на выходе ОУ будет вычисляться по формуле VUВЫХ =2Uвыхmax/tф (2.1.10) длительность фронта tф зададим как 0,1 от длительности импульса tи. Рисунок 2.1.5 Допустимый коэффициент обратной связи æ =Uдиф/2Uвыхmax (2.1.11) выходной ток ОУ Iвых=Iн+I+I- =Uвых() (2.1.12) емкость С определяется С= (2.1.13) Полная электрическая принципиальная схема приведена на рисунке 1. |
Реферат Курсовой проект имеет объем 18 страниц, содержится восемь... Были разработаны и рассчитаны блок питания, схема коммутации и времязадающая схема. Полученные параметры tи=0,1с…10мин, Uвых=220В,... | Курсовой проект по учебной дисциплине ... | ||
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –20, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –22, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | ||
Реферат Курсовой проект выполнен на тему «Оборудование станции «Е» Курсовой проект выполнен на тему «Оборудование станции «Е» устройствами блочной маршрутно-релейной централизацией | Реферат Курсовой проект выполнен на тему «Оборудование станции «Е» Курсовой проект выполнен на тему «Оборудование станции «Е» устройствами блочной маршрутно-релейной централизации | ||
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц – 22, источников – 8, рисунков – 9, таблиц – 1 | Реферат Пояснительная записка к кп содержит 29 страниц, 18 рисунков,... Информационно-программный комплекс, информационная система, база данных, арм, даталогическое проектирование, автоматизация, директор,... | ||
Реферат Курсовой проект содержит 35 страниц, 14 таблиц, 25 источников Состояние и перспективы развития молочной промышленности на примере Республики Мордовия | Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –19, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | ||
Реферат Курсовой проект содержит 31 с., 19 табл., 23 формул, 3 источника Бизнес-план, тарифный разряд, учебные издания, оценка позиций предприяти и конкурентов на рынке, эффективный фонд времени, явочное... | Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовая работа содержит: страниц – 20, источников – 8, рисунков – 7, таблиц – 2 | ||
Реферат Требование к структуре реферату Реферат должен быть выполнен самостоятельно каждым студентом на 5 или более листах формата А4 (не включая титульный лист, содержание,... | Реферат должен в кратком виде (в объеме до 3-х страниц машинописного текста) содержать Цели, требования, порядок выполнения, оформления и оценки курсовой работы по предмету | ||
Проект в рамках программы Intel "Обучение для будущего" Проект может быть использован как на уроках по предмету «Технология. Обслуживающий труд» при изучении раздела «Технология ведения... | Сибирский государственный технологический университет Курсовой проект содержит расчётно-пояснительную записку из 38 страниц печатного текста, 8 таблиц, 1 рисунка, 7 литературных источников... |