Реферат Курсовой проект выполнен в объеме 32 страниц, содержит двенадцать рисунков, использовано 4 источника. Разработанный генератор пилообразного напряжения может быть использован в контрольно-измерительной аппаратуре, в цифро-аналоговых преобразователях и т п.
Скачать 244.66 Kb.
|
2.2 Расчёт элементов устройства, выбор типов и номиналов2.2.1 Расчет токостабилизирующего элемента на ОУТСЭ состоит из ОУ (DA2) включенного по схеме интегратора, состоящего из конденсатора С, который образует ООС, резистора R6 являющийся коллекторной нагрузкой VT1 и одновременно входящий в RC-цепочку интегратора, а так же резистора нагрузки ОУ R7 (рисунок 2.2.1).  Рисунок 2.1.1 Формирование обратного хода пилообразного напряжения зависти только от номиналов С2 и цепи разряда Rвых=R7||Rвых ОУ если принять, что Rкэ транзистора VT1 равно нулю. Таким образом определяем τ цепи разряда конденсатора С. τ=Rвых·С2. Заряжаться конденсатор С будет с τ=R6·С2 напряжение на выходе ОУ определяется по формуле (2.1.1): Uвых = -1/C  = -1/C = - ,где t – время заряда до выходного напряжения Uвых. Время заряда t должно, быть примерно равно времени формирования прямого хода tпр t≈tпр. Следуя из этого находим значение сопротивления R6 и конденсатора С2: R6·C2=Et/ Uвых R6·C2=15·0,1/12=0,125; Рассчитаем требуемое значение C с учетом времени разряда tобр C2 = tобр/4,6·Rвых (2.2.1) Возьмем Rвых= 54Ом для ОУ К140УД6А. Из формулы (2.2.1) находим требуемую емкость С2. C2 = 800·10-6/4,6·54=3,22·10-6Ф=3,22 мкФ. Выберем ближайший номинал 3,3 мкФ из серии К73-16. Определим сопротивление резистора R6: R6=0,125/3,3·10-6=37878Ом. Выберем ближайший номинал резистора 39кОм Определим требуемую скорость нарастания сигнала на выходе ОУ по формуле VUВЫХ =2Uвыхmax/tф=2·12/100=24/100=0,24В/мс=0,00024В/мкс. Определим выходной ток Iвых.ОУ ОУ Iвых.ОУ=I++I-+Iн, Поскольку iR = ic , I+=0, то Iвых.ОУ= iR+Iн=Uвых/Rн+E/R6. При значении R6=39кОм и Rн ОУ=R7 =3кОм получаем Iвых.ОУ=12/3000+15/39000=0,004+0,0003=4,3мА. Сопротивление нагрузки ОУ R7 выбираем исходя из справочных данных (таблица 1). Выбираем из справочника /2/ ОУ К140УД6А имеющего следующие параметры приведенные в таблице 1. Таблица 1- Параметры ОУ К140УД6А
2.2.2 Расчет симметричного мультивибратора на ОУ (СМВ).Исходя из формулы (2.1.9) находим частоту следования импульсов пилообразного напряжения f = 1/T, T=2tпр, где tпр – длительность рабочего хода равная длительности управляющего импульса. Период колебаний мультивибратора равен 2tпр т.к. мультивибратор симметричный, подставив значения получим: f=5Гц. Резистор ПОС R3 обычно выбирают порядка 100кОм, резистор ООС R2=R1=50кОм, тогда коэффициент ОС æ будет определяться по формуле æ =R1/R1+R3 æ =0,33<< æдоп, где æдоп – допустимый коэффициент обратной связи в СМВ; æдоп≤ Uдиф/2Uвыхmax=11/24=0,45 Рассчитаем скорость нарастания сигнала на выходе ОУ. Приняв tф=0,1·tи, тогда VUВЫХ =2Uвыхmax/tф = 24/10=2,4В/мс=0,0024В/мкс К рассчитанным параметрам выбираем ОУ К140УД6А параметры, которого даны в таблице 1. Из формулы (2.1.13) найдем емкость конденсатора С1 времязадающей цепи С1=  = 5,77мкФ находим ближайший номинал С1=5,6мкФ серии К73-16. Сопротивление нагрузки R4 возьмем 10кОм, при напряжении Uвых=12В выходной ток не превышает допустимого тока для данного ОУ (п.2.2.1). 2.2.3 Расчет ключевого устройства (КУ)Ключевое устройство реализовано на биполярном транзисторе n-p-n структуры управляемый импульсами положительной полярности. Из выходной цепи СМВ выходят импульсы как положительной так и отрицательной полярности. Транзистор КУ будет насыщен (открыт) при положительных полупериодах Uвх, а при отрицательных находится в режиме отсечки (закрыт), при этом фронт пилообразного напряжения будет формироваться в момент времени действия отрицательного импульса на входе КУ. Поскольку коллекторная нагрузка R6=39кОм, необходимо рассчитать сопротивление R5 в базовой цепи транзистора VT1. Найдем его значение из формулы (2.1.7). R5≤( U1вх –Uб нас)/Iб нас, где Iб нас = Iк нас/βmin; Iк нас≈Eи.п./Rк. UБ нас=0,7В для кремниевых планарных транзисторов Iк нас=15/39000==0,38 мА. Выберем из справочника /3/ n-p-n транзистор серии КТ315А с параметрами, приведенными в таблице 2. Таблица 2 - Параметры транзистора КТ315А
Подставив данные получим: Iб нас=0,38/20=0,019мА. R5≤(12-0,8)/0,019 =589 Ом. Выберем номинал резистора R5=560 Ом. PR5 = IR52·R5; IR5= UБ нас/R5; IR5=0,7/560=0,00125А; PR5 = (0,00125)2·560 ≈0,88мВт. Выбираем резистор R5 типа МЛТ-0,125-560 Ом ± 10%. 2.2.4 Расчет эмиттерного повторителя (ЭП)Транзистор VT2 включен по схеме с общим коллектором (ОК), имеющий коэффициент усиления по напряжению примерно равную единице, и значительно меньшее по сравнению со входным выходное сопротивление. Нагрузка повторителя R8=15 Ом включена в эмиттерную цепь VT2. Транзистор VT2 p-n-p структуры открывается он при отрицательном входном напряжении. Входное сопротивление ЭП рассчитаем по формуле описанной в /1/ Rвх=(β+1)/(Rн+1/gm), где β – коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ; gm – крутизна усилительной характеристики транзистора. gm= Iэ/φт, где φт≈0,025В - изменение напряжения (не критично). Определим ток эмиттера, имеем: γ= β+1, где γ – коэффициент усиление по току в схеме с ОК; β – коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ. При Uвых.max = 12В и Rн=15 Ом ток в нагрузке Iн=0,8А. Таким образом Iэ=Iн=0,8А. Отсюда находим необходимый коэффициент усиления по току γ в схеме с ОК: γ = 800/5=160 коэффициент усиления потоку с ОЭ: β=(160-1)=159 подставив значения получаем: Rвх=(159+1)(15+1/(0,8/0,025))=2405Ом т.е. входное сопротивление ЭП примерно равно сопротивлению нагрузки ОУ (R7). Таблица 3 – Параметры транзистора КТ826А
Определим рассеиваемую мощность на резисторе PR8 PR8 = IR82·R7; PR8 = (0,8)2·15 ≈ 9,6 Вт Выбираем резистор R8 типа ПЭВ-10-15 Ом ± 5%. Мощность рассеиваемая на коллекторе VT2: PVT2=Uкэ·Iк=(15-12)·0,795=2,385 Вт Iк=αIэ; α=β/ β+1=0,993 Iк=0,993·0,8=0,795А Параметры транзистора VT2 полностью подходят по рассчитанным величинам (таблица 3). Определим коэффициент нелинейности по формуле: ε=   ,где iнач. – начальный ток; iконч.- конечный ток. Подставив значения находим ε ε≈0,02. При данных номиналах элементов получаются следующие параметры устройства: минус 12В; сопротивление нагрузки 15 Ом; коэффициент нелинейности около 2%; частота следования импульсов 5 Гц; длительность линейного участка импульса (фронта) 97·10-2 с; длительность спада (восстановления) 819·10-6с; КПД устройства 80%; напряжение питания двуполярное ±15В; 2.2.5 Расчет коэффициента полезного действияКоэффициент полезного действия генератора пилообразного напряжения рассчитаем по формуле:η=  %,где Pпотр- мощность потребляемая всем устройством; Pвых- выходная мощность устройства. Рассчитаем потребляемую мощность всего устройства. Потребляемы токи ОУ DA1 и DA2 возьмем из таблицы 1. Токи потребляемые ключевым устройством (КУ) и эмиттерным повторителем (ЭП) будут равны соответственно токам нагрузок этих каскадов. Pпотр=  Pвых=Uвых·Iвых Pпотр=2,8·15+2,8·15+0,38·15+800·15=12089,7мВт≈12Вт Pвых=15·0,8=9,6Вт η=80%. КПД разрабатываемого устройства составило 80%. 3 Конструкторская частьВ результате разработки структурной и принципиальной электрической схем генератора пилообразного напряжения была дополнительно разработана печатная плата с 70×110 мм с соответствующими навесными радиоэлементами. Резистор нагрузки R8 расположен вне печатной платы поскольку имеет большие габариты. При конструировании печатной платы учитывался ряд особенностей: 1)для уменьшения паразитных емкостей, индуктивностей и наводок верхнюю часть фольгированного медного слоя платы необходимо подключить к земляной шине; 2) выходной нулевой шиной считать объединенные в одной точке входную и выходную шины; 3)максимальное увеличение площадей металлических проводников с большими токами. Печатная плата выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5-2 мм фотохимическим методом. Пайка выводов элементов выполнена припоем ПОС-61. Шаг координатной сетки 2,5 мм.  ЗаключениеВ данной курсовой работе разработано устройство генератора линейно спадающего напряжения имеющего следующие параметры: выходное напряжение около минус 12В; сопротивление нагрузки 15 Ом; коэффициент нелинейности около 2%; частота следования импульсов 5 Гц; длительность линейного участка импульса (фронта) 97·10-2 с; длительность спада (восстановления) 819·10-6с; КПД устройства 80%; напряжение питания двуполярное ±15В. Достоинством данной схемы является возможность плавного изменения длительности фронта напряжения пилообразного сигнала с помощью СМВ частота управляющих импульсов, которого легко изменяема резистором ООС, например переменным резистором. Интегрирующий узел при этом остается неизменным. Список использованных источников
|
Похожие:
 | 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... |
