Розробка детальної структури схеми

 

На рисунку 4 зображено розробку детальної структури схеми

 

Рисунок 4 - Розробка детальної структури схеми

 

АМВ – автоколивальний мультивібратор, призначений для створення імпульсів заданої частоти 30 кГц.

ОМВ – очікуючий мультивібратор, призначений для формування імпульсів певної тривалості з визначеною амплітудою. Тривалість вихідних імпульсів залежить від ємності конденсатора, діапазон якої коливається в межах 1нФ..1мкФ.

ПН – підсилювач напруги, здійснює подальше підсилення вихідної напруги попереднього каскаду до заданої величини 30 В. Цей каскад також здійснений на операційному підсилювачі з диференційним входом.

ПП – підсилювач потужності, використовується для забезпечення потужності на навантаженні, опір якого дорівнює 10 Ом.

В результаті розрахунків отримали активні елементи каскадів та межі деяких величин. Всі назви елементів та межі величин зазначені на рисунку4.

Електричні розрахунки

Р озрахунок підсилювача потужності

Вихідні дані

=10Ом

=3А

=30В

=90Вт

Електричні розрахунки починаємо з кінця схеми, тобто з підсилювача потужності.

 

Принципова схема ПП

На рисунку 5 зображена принципова схема підсилювача потужності.

 

R10

Рисунок 5 - Принципова схема ПП

 

Визначення залишкової напруги на колекторі

Проведемо розрахунок для транзистора VT4

 

, (15)

Е_ж =24 (В).

 

де U_{ke max} - максимально допустима напруга колектор-емітер;

Е_ж -напруга живлення.

Задамося

 

, (16)

U_ke0 =12 (B).

 

Обираємо з вихідної характеристики транзистора:

 

 при

 

З вхідних характеристик:  при  та

Розрахуємо R₉:

 

, (17)

 (Ом).

R₁₀ С2-23-12 Ом, Р=0,125Вт, 1%

 

Розрахунок підсилювача напруги

На рисунку 6 зображено схему електричну принципову підсилювача напруги

Рисунок 6 – Схема ПН електрична принципова

 

Вхідні дані:

Транзистор КТ3117А

 

=300 мВт

=50 В

В

 

Оберемо напругу живлення

 

, (18)

 (В).

 

Оскільки транзистор n-p-n типу, напруга подається додатня.

Задамося

 

, (19)

 (В).

Обираємо з вихідної характеристики транзистора: при  знаходимо

З вхідних характеристик:  при  та

Задамося

 

, (20)

 (В).

 

Розрахуємо R₈:

 

, (21)

 (Ом).

R₈ С2-23-500 Ом, Р=0,125Вт, 1%

 

Розрахуємо R₉:

 

, (22)

 (Ом).

R₉ С2-23-82 Ом, Р=0,125Вт, 1%

 

Проведемо розрахунок базового опору R₇

 

, (23)

(кОм).

R₇ С2-23-8,2 кОм, Р=0,125Вт, 1%

 

Проведемо розрахунок конденсаторів.

 -блокуючий конденсатор.

 

, (24)

 (Ф).

 К75-10-10 мкФ, ±20%

 

Розрахунок елементів ОМВ

На рисунку 7 зображена схема очікувального мультивібратора.

 

Рисунок 7 – Схема ОМВ

 

Оскільки тривалість імпульсів для такого мультивібратора,

 (25)

 

а отже тривалість імпульсу вихідного сигналу залежить від ємності прямо пропорційно. Можливі межі тривалості розрахуємо після того, як будуть обрані всі елементи.  напруга насичення ОП на виході 4.7 В.

Оскільки даний каскад повинен лише змінювати тривалість імпульсів, а не підсилювати сигнал по напрузі, то виберемо номінали резисторів так, щоб коефіцієнт підсилення по напрузі даного каскаду

 

, (26)

.

 

Оскільки , а ємність змінна, то необхідно вибрати номінали так, щоб .

 

 (27)

 

Максимальне значення опору ємності

 

 , (28)

(Ом).

 

Оскільки , то величиною опору ємності можна знехтувати

, (29)

.

 

Для даних опорів враховуючи умову  Ом оберемо стандартні номінали для цих опорів:

 

 С2-23-1,6МОм, Р=0,125Вт, 1%

 

Проведемо розрахунок меж тривалості вихідних імпульсів в залежності від меж ємності

 

, (30)

.

, (31)

.

 

де U_нас-напруга насичення;

С_max – максимальна задана межа ємності;

С_min - мінімальна задана межа ємності.

Отже тривалість імпульсів в залежності від ємності лежатиме у межах: 149мкс...0,149мкс

С_х- конденсатор змінної ємності за допомогою якого ми можемо змінювати режими, але потрібний ще зразковий конденсатор С₀, з яким ми будемо зрівнювати.

Тобто при вимірюванні С_х беруть зразковий конденсатор С_0, так як постійна часу кола розрядки конденсатора τ є інтервал часу, по закінченні якого напруга на конденсаторі змінюється в е раз, то інтервал Δt= τ= С_х·С_0. формується за допомогою зрівнюючого пристрою ЗП.

Тому вибираємо конденсатор С₀ з номіналом ємності в діапазоні 10 нФ....1мкФ, але більшого класу точності. С₀ К77-1-1мкФ, 0,5 %

Розрахунок елементів АМВ

На рисунку 8 зображена схема автоколивального мультивібратора

 

Рисунок 8 - Схема АМВ

 

Вхідні дані:

VT1 та VT2 типу КТ315Ж

 

=(1,2…1,4) , (32)

E _ж=12 (В).

 

Оскільки наступний каскад має вхідний опір , то для розрахунку R_1, R₄ скористаємось наступною формулою:

Для даного транзистора з вихідної характеристики транзистора:

при  В знаходимо:  мкА,  мА

З вхідних характеристик:  при  та

Задамося

 

, (33)

=1,2 (В).

, (34)

 (кОм).

 

Оберемо резистори: R_1, R₄ С2-23-2 кОм, Р=0,125Вт, 1%

Так як мінімальне підсилення за струмом β=1, то:

 

, (35)

(кОм).

 

Оберемо резистори: R_2, R₃ С2-23-1 кОм, Р=0,125Вт, 1%

Оберемо конденсатори

 

С₁=С₂= , (36)

С₁=С₂=2,4 10^-3 (Ф)

С₁,С₂ К40У-9-0,22 мкФ, 20%