Разработка структурной схемы

Содержание
Введение ________________________________________________________2
Постановка задачи _______________________________________________3
Разработка структурной схемы ____________________________________4
Разработка принципиальной схемы _________________________________6
Генератор трапецеидального сигнала 1 ___________________________6
Расчет генератора трапецеидального сигнала 1 ____________________9
Генератор трапецеидального сигнала 2 __________________________11
Расчет генератора трапецеидального сигнала 2 ___________________12
Компараторы _________________________________________________13
Аттенюатор ___________________________________________________14
Сумматор _____________________________________________________14
Расчет усилителя мощности _____________________________________16
Расчет по постоянной составляющей_____________________________16
Расчет по переменой составляющей______________________________18
Расчет блока питания ___________________________________________19
Расчет стабилизатора ±35В _____________________________________20
Расчет стабилизатора ±15В _____________________________________21
Расчет выпрямителя ±35В ______________________________________21
Расчет выпрямителя ±15В ______________________________________24
Заключение _____________________________________________________25
Список литературы _____________________________________________26
Приложение ____________________________________________________27
Спецификация ________________________________________________27
Введение
Генераторы различных сигналов находят применение в измерительной
технике, в моделирующих и решающих устройствах, в системах кодирования
и декодирования сигналов. С помощью этих сигналов осуществляется
настройка и коррекция узлов приемных устройств. Применяются они и в
качестве опорных сигналов при выделении полезного сигнала из шумов.
Сигналы специальной формы можно формировать двумя способами:
дискретным и аналоговым. Аналоговый способ формирования различных
сигналов значительно проще дискретного. Этот способ применяется в
основном при формировании сигналов треугольного и трапециидального
вида. Эти сигналы получили наибольшее распространение. Существует
большое число устройств, формирующих эти сигналы. Многие схемы
обладают малым коэффициентом нелинейности. В наиболее совершенных
устройствах коэффициент нелинейности составляет десятые доли процента.
В основу их положен принцип заряда конденсатора постоянным током.
Сложность схемы определяется линейностью выходного сигнала. Очень
часто схемы должны обеспечивать достаточно большой ток в нагрузке.
Постановка задачи
Разработать генератор сигналов специальной формы со следующими
параметрами:
(Uвых )зап
fгр
Tн
Uвых
t
Т
Заполняющий сигнал синхронизирован с несущим.
(Uвых)зап=(0-2), В
Uвых=(0-30), В
(Iн) max =1, А
fзап=1, МГц
Tн=100, мкс
Т=(200-500), мкс
Источник питания трансформаторный со стабилизацией напряжения.
Разработка структурной схемы
Для получения сигнала требуемой формы необходимы два генератора
трапецеидальных сигналов различной частоты. Анализируя выходные
напряжения с генераторов при помощи компараторов и логических
элементов,
необходимо
синхронизировать
и
в
нужный
момент
просуммировать сигналы. Далее необходимо будет усилить сигнал по
мощности. Таким образом, можно будет создать генератор специальных
сигналов с требуемыми характеристиками.
ГТС 1
УМ
ЛБ
ГТС 2
Генератор трапецеидального напряжения можно реализовать двумя
способами: путем усечения синусоидального сигнала или при помощи
интегрирования прямоугольного напряжения. Так как в задаче проекта стоит
возможность изменения скважности сигнала, т.е. изменение периода
импульсов
при
интегрирование.
сохранении
Оптимальным
автоколебательного
длины,
будет
мультивибратора
удобнее
будет
последовательное
прямоугольного
использовать
соединение
напряжения,
одновибратора и интегратора. Мультивибратор позволит задать частоту
сигнала, с помощью одновибратора можно зафиксировать длину импульса, а
интегратором можно получить треугольный сигнал, из которого уже
сформировать трапецеидальный сигнал.
Так как заполняющий сигнал так же имеет трапецеидальную форму, но
возможность изменения скважности не требуется, то можно будет
использовать ту же самую схему генератора, исключив одновибратор.
Для гальванической развязки информационного и управляющего
сигналов можно использовать оптопары.
Разработка принципиальной схемы
Генератор трапецеидального сигнала 1
Генератор трапецеидального сигнала состоит из трех каскадов:
тактового генератора, ждущего мультивибратора и интегратора.
Тактовый
генератор
представляет
собой
автоколебательный
мультивибратор, формирующий на выходе прямоугольные сигналы. Он
выполнен на операционном усилителе DA1. Основное назначение тактового
генератора – задавать частоту следования импульсов, изменяющуюся в
диапазоне 2-5 кГц. Изменения частоты можно добиться путем изменения
сопротивления R1 в цепи обратной связи генератора.
Прямоугольный сигнал будет иметь амплитуду  10 В, т.к. у ОУ
КР574УД2 (DA1) выходное максимальное напряжение имеет амплитуду
OP1
R1
DA1
C1
R2
R3
C3
 10 В. Это необходимо для того, чтобы в дальнейшем треугольный
сигнал можно было преобразовать в трапецеидальный с амплитудой,
достаточной для срабатывания логического элемента.
Далее следует ждущий мультивибратор, выполненный на операционном
усилителе DA2. Он необходим для формирования прямоугольного импульса
постоянной длительности в 100мкс вне зависимости от частоты тактового
генератора. Таким образом можно добиться изменения скважности сигнала.
Для улучшения характеристик одновибратора, а именно для уменьшения
времени готовности поставим параллельно конденсатору C2 в цепи
отрицательной
обратной
связи
диод
VD1
в
обратном
включении.
Длительность выходного сигнала задается резистором R4.
Амплитуда выходного сигнала будет также равна  10 В, так как DA2
реализован на ОУ КР574УД2.
R4
VD1
C2
C3
DA2
R5
R6
Однократным интегрированием сигнала прямоугольной формы можно
получить сигнал треугольной формы. На основе операционных усилителей
можно строить практически идеальные интеграторы, на которые не
распространяется ограничение Uвых<< Uвх. Треугольный сигнал будет иметь
амплитуду  10 В, т.к. у ОУ КР574УД2 (DA3) выходное максимальное
напряжение имеет амплитуду  10 В.
Для последующего срабатывания логического элемента необходим
импульс амплитудой 5 В. Усечения трапецеидального сигнала можно
добиться путем включения в цепь ООС параллельно конденсатору С4
источника напряжения номиналом в 5 В. Так как эквивалентной схемой
замещения диода является источник напряжения в 0,7 В, то необходимого
порога можно добиться путем последовательного соединения восьми диодов
(VD2-VD9). Таким образом при превышении входным напряжением порога в
5,6 В, интегратор превращается в усилитель с нулевым коэффициентом
усиления, то есть напряжение на выходе интегратора не превышает
порогового напряжения. Наличием такого порога также решается задача
помехоустойчивости, так как он позволяет игнорировать паразитные
пульсации напряжения.
VD3 VD4
C4
VD2
VD6
VD5
VD8
VD7
VD9
DA3
R7
Ниже объясняется способность такой схемы интегрировать. Емкость С
определяется как С 
Q
, где Q – электрический заряд; U – напряжение.
U
Отсюда следует, что Q = CU изменение заряда за единицу времени, т.е. ток
через конденсатор С равен
ic 
dQ
dU
C
dT
dT
(3-1).
Если операционный
усилитель близок к идеальному (т.е. в ОУ ток не втекает) K  , Ud0, то iR
= iC. Из соотношения (3-1) получается:
iC 
Так как UC = Uвых, то
dQ
dU
C
 iR .
dT
dT
iC   С
dU вых U 1

 iR .
dT
R
Разрешая это выражение относительно dUвых
dU вых  
1
U dt ,
RC 1
а проинтегрировав его, получается:
U вых  
1
U dt (3-2).
RC  1
Пределами интегрирования в уравнении (3-2) являются моменты
времени t1 и t2, т.е. начало и конец интервала времени наблюдения сигнала.
Расчет генератора трапецеидального сигнала 1
Чтобы мультивибратор был симметричным, коэффициент передачи ПОС
должен быть равен 0,5. Коэффициент передачи находится по формуле
  R2 /( R3  R2 )
Отсюда видно, что R2=R3 =10кОм.
Частота следования импульсов симметричного мультивибратора:
f 
1
, где t и   ln( 1  2R2 / R3 ) ,
tи
  R1C1 .
2кГц  f  5 Гц
или 200 мкс  t и  500 мкс
Для повышения качества мультивибратора, а именно для получения
прямоугольного импульса необходимо чтобы   t и . С инженерной точки
зрения достаточно будет, чтобы 10    t и min  200 мкс ,

 min 
tи
10 ln( 1  2R2 / R3 )
2  10 4
 1,8205  10 5 c
10  ln 3
Для изменения частоты генерации сигнала будет использоваться
оптронная пара АОР-113А, параллельно с которой будет подключен
шунтирующий
резистор
R1=220 кОм
для
уменьшения
темнового
сопротивления оптопары, у которой Rmax=2 МОм, а Rmin=2 кОм. Тогда
пределы изменения сопротивления станут равны Rmax=200 кОм, а Rmin=2 кОм.
Rср=101кОм найдем емкость С1
С1 

Rср

1,8205  10 5
 1,8  10 9 Ф  1,80нФ
101000
Номинал конденсатора С3 выбираем исходя из частоты сигнала, т.е.
1
 min
fC3
fC3  0,0001Ом , C3 
0,0001
 28нФ
3,5кГц
Ближайшая по номиналу емкость является 22нФ.
Длина импульса на выходе одновибратора находится по формуле
t и   ln(
R
1
)   ln( 1  6 ) , где   R4 C2
1 
R5
Чем меньше время восстановления одновибратора, тем шире его
частотный диапазон работы. Время восстановления определяется формулой
t восст  10 ln
2 R6  R5
R6  R5
t восст  t и , т.е. возьмем 10    t и  100 мкс
  0,5

tи
100 мкс

 1,44  10 5 c
10 ln 2 10 ln 2
R5  R6  10кОм
t в осст  10  1,44  10 5 ln
3
 5,8  10 5 c
2
R4=5кОм
C2 
1,44  10 5
 2,7нФ
5000
Чтобы за время входного импульса напряжение на выходе интегратора
достигало максимальной амплитуды в 10 В необходимо рассчитать
конденсатор в цепи ООС операционного усилителя DA3. Так как
минимально возможный период импульса 100 мкс, то время нарастания
фронта будет равно 50 мкс. Зная формулу
U вых  
Для
получения
треугольного
1
U в х dt
R7 C 4 
напряжения
необходимо,
чтобы
выполнялось условие   t и . С инженерной точки зрения достаточно
соотношения   10t и :
10 В  
1
(10 В)  50 мкс  10
R7 C 4
  R7 C 4  5  10 4 c
R7  15кОм , то С 4 
5  10 4
 33нФ
15000
Генератор трапецеидального сигнала 2
Аналогично будет выглядеть генератор трапецеидального напряжения
для заполняющего сигнала. Отличием будет отсутствие одновибратора в
схеме генератора. Произведем расчет элементов схемы.
R8
DA4
C5
R9
R10
Расчет генератора трапецеидального сигнала 2
Из условия симметрии:
  R9 /( R9  R10 )  0,5
Отсюда видно, что R9=R10 =5кОм.
f 
1
, где t и   ln( 1  2R2 / R3 ) ,
tи
  R8C5 .
t и  1мкс
Для повышения качества мультивибратора, а именно для получения
прямоугольного импульса необходимо чтобы   t и . С инженерной точки
зрения достаточно будет, чтобы 10    t и min  1мкс ,

tи
10 ln( 1  2 R9 / R10 )
 min 
С5 

R8

1  10 6
 9,1  10 8 c
10  ln 3
9,1  10 8
 9,1  10 11Ф  91пФ
100
VD10 VD11 VD12 VD13 VD14 VD15 VD16 VD17
C6
R11
DA5
  t и или   10t и :
10 В  
1
(10 В)  0,5 мкс  10
R11C 6
  R11C 6  5  10 6 c
5  10 6
 1нФ .
R11  5кОм , то С6 
5000
Компараторы
В данном проекте используются два компаратора. Их основная
функция сравнивать напряжение, поступающее не вход, с некоторым
опорным.
DA6
R14
R12
15 В
R15
R13
Для задания опорного напряжения компаратора величиной 5 В
используется делитель напряжения на резисторах R12-R13. Положив
R12 = 4 кОм из соотношения
R13 
 5B  R12
 2  10 3 Ом  2 кОм
 15В  5В
получим
R13 = 2 кОм. Выходное напряжение компаратора при данном включении
изменяется следующим образом: если Uвх < Uоп, то Uвых = 0 В, иначе
Uвых =+Uп =+15 В. Уровень логической единицы на входе логического
элемента составляет 4,7 В. Таким образом на выходе компаратора
установлен делитель напряжения на резисторах R14-R15 со следующими
номиналами R14 = 270 Ом, R15 = 1 кОм.
R17
DA7
R16
Аналогично можно рассчитать второй компаратор.
Если Uвх > Uоп, то Uвых = 0 В, иначе Uвых =+Uп =+15 В. Для принятия
логическим элементом входного сигнала в качестве логической единицы
необходимо 4,7 В. Номиналы сопротивлений делителя R16 = 270 Ом,
R17 = 1 кОм.
Аттенюатор
R18
DA8
OP2
Аттенюатор представляет собой усилитель с регулируемой обратной
связью, для чего используется оптопара АОР-113А. Амплитуда выходного
сигнала для аттенюатора на DA8 на КР574УД2 должна изменяться от 0 до
2 В. Темновое и световое сопротивление оптопары соответственно равны
Rmax=2 МОм, и Rmin=2 кОм. Так как входная амплитуда сигнала 5,6 В, то
необходимо ослабить сигнал идущий от генератора трапецеидальных
колебаний, т.е. входное сопротивление ROP2min было больше сопротивление
R18 цепи ООС ОУ. Должно выполнятся условие:
K
R18
ROP2 min
 0,357
R18  2000  0,357  700Ом
Ближайшее по номиналу 680Ом.
Сумматор
На схеме показан ОУ DA9 на КР574УД2, используемый для реализации
инвертирующего сумматора с усилением сигнала по каждому каналу.
Используя
такую
схему,
можно
выполнить
сложение
нескольких
напряжений.
Данный сумматор позволяет усилить входной сигнал по первому каналу
в диапазоне от 0 до 30 В. Засчет оптопары OP3 на АОР-113А, темновое и
световое сопротивление которой соответственно равны Rmax=2 МОм, и
Rmin=2 кОм. При этом амплитуду сигнала по второму каналу оставить без
изменения. Темновое сопротивление оптопары и будет определять номинал
сопротивления в ОС ОУ.
R20
DA9
OP3
R19
U вых  (
R20
R
R20
30
U 1  20 U 2 ) , т.е.

 5,35
ROP3
R19
ROP3 min 5,6
R19  R20  2000  5,35  10,7кОм .
Ближайшее по номиналу будет 11кОм.
Расчет усилителя мощности
+ 35 В
R31
R32
VT17
R36
R37
VT16 VT23
R35
VT24
VT22
R38
VD18
VD19
R42
VT18
R39
VT19
R40
R43
R41
C7
VT20
VT15
VT14
VT21
R33
R34
- 35 В
Расчет по постоянной составляющей
Для усиления сигнала по мощности выберем двухполярный усилитель
3-х каскадов:
1) дифференциальный каскад (к1);
2) каскад ОЭ (к2);
3) двухтактный эмитерный повторитель (к3).
Входной сигнал, подаваемый на усилитель мощности, имеет амплитуду
15,64 В. Требуется получить сигнал с амплитудой 30В и током нагрузки 1А.
UПИТ = UВЫХ max + UКЭ min=30 + 3 = 33 В.
Принимается UПИТ= 35 В, где UКЭ
данных
транзисторов
выходного
min=3
В берется из справочных
каскада.
Определим
мощность,
рассеиваемую в коллекторных переходах обоих транзисторов:
РК=(UПИТ - UВЫХ )IH =(35-30)*1=5 Вт
Исходя из условия, что UКЭдоп>UПИТ, принимается UКЭдоп=40 В,
Ikдоп>1А, РК>5 Вт. Выбираем транзисторы VT21 - КТ815Б (PKmax=10 Вт на
радиаторе, UКБО= 50 В, Iкmax=1,5 А, =40) и VT22 - КТ814Б (PKmax=10 Вт на
радиаторе, UКБО= 50 В, IКmax= 1,5 А).
Ток покоя выбирается по минимуму переходных искажений, при этом
падение напряжения на R41, R42 равно 0,8 В, при токе покоя 0,01 А
R41=R42 = 0.8/2*0.01= 40 Ом.
Принимается R41=R42=39 Ом. Диоды выбираются таким образом,
чтобы
задать
падение
напряжения
на
них
равное
2
В,
отсюда
VD18=VD19=МД226 (UПР=1 В, IПРmax= 300 мА). У транзистора VT20 ток
коллектора равен
IK=10Iбvt22= IH /4 = 250 мА,
исходя из этого VT20 - КТ385АМ (UКБО= 60 В, Iкmax= 300 мА, =150). Ток
через VT20 задается источником тока типа «токовое зеркало» на
транзисторах VT24 и VT23 - КТ385АМ. Используя равенство
I=UПИТR36 /R37R38,
и приняв R36=R37=100 Ом, получается R38=140 Ом, выбирается R38=150 Ом.
Зная ток базы транзистора VT20
IБ = IК/=1,6 мА,
находится ток через VT19 (в 10 раз больше IБ VT20) IК =160 мА . Учитывая,
что на коллекторе VT19 находится потенциал
R33=R34<0,6/IК,
-UПИТ +0,6 В, выбирается
R33=R34=330Ом. VT14 и VT15 выбираются в виде
транзисторной сборки КР159НТ1Г (UКБО=30 В, Iкmax=10 мА). Для выполнения
дифференциального каскада и источника тока транзисторы VT16..VT19
выбираются в виде транзисторной сборки из 4-х транзисторов КТС613Г, для
которой (UКБО= 40 В, Iкmax= 400 мА, =150); R31 и R32 принимаются 1 кОм,
отсюда
R35=UПИТ/I=2,1875 кОм.,
где I - суммарный ток плеч дифференциального каскада. Из ряда номиналов
выбирается R35=2,2 кОм.
Расчет по переменой составляющей
1.
При разомкнутой цепи ОС Кu=К1*К2*К3. К1 коэффициент усиления
дифференциального каскада:
K1 
RKVT 14 || RехVT 20
2(rЭ ) д
RехVT 9   * (rЭ ) з  
(rЭ ) з 
K1 
Т
I Э‚

RвхVT 20
2(rЭ ) к
K2 
Т
Iк
 150
25mB
 15
250mA
25mВ
 3,125
8mA

15
 2,4
2  3,125
IЭ
R9
100  250
 VT 20 
 1000
(rЭ ) з
Т
25
к3  1
KU  2400
Для выполнения поставленной задачи необходимо чтобы:
KU 
U выхMAX
U вхMAX

30
 2,074
15,24
2. При замыкании ОС
KU ос 
K ос 
K ос 
KU
1  K ос KU
KU  KU ос
KU ос KU

2400  4,143
 0,24
2400  4,143
R40
R39  R40
0,76 R40  R39
Принимается R40=12 кОм, тогда R39=9,1 кОм
Расчет блока питания
TV2
VD
+35 В
VT25
R44
R45
R46
R47
C8
VT26
C9
VD20
R48
-35 В
VT27
R49
R50
R51
R52
VT28
VD
R53
VD21
DD4
STV
C10
C15
C13
C14
+15 В
-15 В
C12
C11
Блок питания предназначен для качественного энергопитания всех
элементов данного генератора и усилителя мощности. В него входят
следующие
элементы:
понижающий
трансформатор,
выпрямительные
устройства, сглаживающие фильтры и стабилизаторы напряжения. Для
нашего генератора возьмём двухполупериодный выпрямитель, диоды
которого включены по мостовой схеме
Расчет стабилизатора ±35В
Для стабилизации напряжения
±35В
воспользуемся
схемой
последовательного транзисторного стабилизатора с усилителем в цепи
обратной связи. В этой схеме транзистор VT26(VT28) является одновременно
сравнивающим и усилительным элементом, а транзистор VT25(VT27)
выполняет функции регулирующего элемента.
Выходные параметры:
UСМ=35  2 В, IН =1А
Определение номинального UВХ:
UВХmin = UВЫХ + UВЫХ + 5 + 1 = 43 В; UВХ ном 45 В,
UВХ max= 1,1* UВхmin=47,3 В,
IВХ = 1,15 * IН =1,15 А,
Кп = UВХ max/ UВХ = 1,051.
Для транзисторов VТ25, VТ27:
UКБО= 7,3 В, IКmax= 1,15 А, PK = 8,395 Вт
Выбираются
VТ25 - КТ639А (UКБО= 45 В, IКmax= 2 А, PK =12,5 Вт),
VТ27 - КТ704А (UКБО= 45 В, IКmax= 2,5 А, PK =15 Вт).
Определим R49,R50:
R50=(UВЫХ - UCM)/5 мА =1600 Ом,
тогда R49 при напряжении
U вх  U вых  0,6  9,4 В
и при токе 5 мА R49=1,8 кОм.
Исходя из полученных результатов выбирается:
VT26 - КТ3102Д (UКБО=30 В, IКmax=100 мА),
VT28 - КТ3107Г (UКБО= 30 В, IКmax=100 мА).
Для регулировки выходного напряжения необходимо рассчитать цепь R51
R52 R53:
Принимается R52 = 100 Ом. Падение напряжения на R51 R53 должно быть:
на R51 - 27 В,
на R53 - 8 В.
Ток в цепи зададим 10 мА, тогда:
R51 = 2,7 кОм,
R53 = 0,75 кОм.
Аналогично рассчитывается отрицательное плечо.
Расчет стабилизатора ±15В
Для питания ±15В возьмем микросхему К142ЕН6А, представляющую
собой
интегральный
двуполярный
стабилизатор
напряжения
с
фиксированным выходным напряжением 15 В. Номиналы емкостей берутся,
исходя из рекомендации по включению К142ЕН6А:
С10, С13=500 мкФ;
С11,С12=0,1 мкФ;
С14,С15=10 мкФ.
UВХ ном 20 В;
Расчет выпрямителя ±35В
1. Определим переменное напряжение, которое должно быть на вторичной
обмотке сетевого трансформатора:
U2 = B Uн=1,7*45=76,5,
где Uн - постоянное напряжение на нагрузке, В;
В
- коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяется по
табл.).
2. По току нагрузки определим максимальный ток, текущий через каждый
диод выпрямительного моста:
Iд = 0,5 С Iн=0,5*1,8*1=0,9,
где Iд - ток через диод, А;
Iн - максимальный ток нагрузки, А;
С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяется по табл.).
3. Подсчитаем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому
диоду выпрямителя:
Uобр = 1, Uн=1,5*45=67,5,
где Uобр - обратное напряжение, В;
Uн - напряжение на нагрузке, В.
4. Выберем диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого
обратного напряжения равны или превышают расчетные (KЦ412Б).
5. Определим емкость конденсатора фильтра:
С8=3200 Iн / Uн Kп=91,42,
где Сф - емкость конденсатора фильтра, мкФ;
Iн - максимальный ток нагрузки, A;
Uн - напряжение на нагрузке, В;
Kп - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.
Возьмем С8=100 мкФ.
6. Определяют значение тока, текущего через вторичную обмотку
трансформатора:
I2 = 1,5 Iн,=1,5,
где I2 - ток через обмотку II трансформатора, А;
Iн максимальный ток нагрузки, А.
7. Определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной
обмотки трансформатора:
P2 = U2 I2=1,5*76,5=114,75,
где P2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки,
Вт;
U2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
I2 - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.
8. Подсчитывают мощность трансформатора:
Pтр = 1,25 P2=143,4,
где Pтр - мощность трансформатора, Вт;
P2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки
трансформатора, Вт.
9. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке:
I1 = Pтр / U1=0,65,
где I1 - ток через обмотку I, А;
Ртр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
U1 - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое
напряжение).
10.
Рассчитывают
необходимую
площадь
сечения
магнитопровода:
S = 1,3 Pтр0,8,
где S - сечение сердечника магнитопровода, см2;
Ртр - мощность трансформатора, Вт.
11. Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:
w1 = 50 U1 / S13000,
где: w1 - число витков обмотки;
U1 - напряжение на первичной обмотке, В;
S - сечение сердечника магнитопровода, см2.
12. Подсчитывают число витков вторичной обмотки:
w2 = 55 U2 / S5000,
сердечника
где w2 - число витков вторичной обмотки;
U2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
S - сечение сердечника магнитопровода, см2.
13. Определяют диаметры проводов обмоток трансформатора:
d = 0,02 I=0,03,
где dx - диаметр провода , мм;
I - ток через обмотку, А.
Расчет выпрямителя ±15В
Расчет производится аналогично:
U2 = B Uн=1,7*20=34В,
Iд = 0,5 С Iн=0,5*1,8*1=0,9А,
Uобр = 1,5 Uн=1,5*20=30В.
Выберем диоды KЦ412Б.
С9 = 3200 Iн / Uн Kп60 мкФ,
I2 = 1,5 Iн,=1,5А,
P2 = U2 I2=1,5*34=51 Вт,
Pтр = 1,25 P2=63,75 Вт,
I1 = Pтр / U1=0,29А,
S =0,8 см2,
w1 =13000,
w2 = 55 U2 / S2300,
d =0,03 мм.
Заключение
В процессе работы над данным курсовым проектом был спроектирован
генератор специальных сигналов соответствующий заданию. Были получены
практические навыки по расчету трансформатора, блока питания, усилителя
мощности и других функциональных элементов. В процессе проектирования
были исследованы возможные схемотехнические решения того или иного
аспекта проблемы.
В генераторах созданных на аналоговых элементах достаточно сложно
добиться высокой точности формы сигнала. Это объясняется тем, что
расчетные значения элементов не всегда совпадают со стандартной базой
номиналов элементов и поэтому приходится подбирать наиболее близкие по
характеристикам элементы. Номиналы стандартных элементов являются
усредненными, и истинное значение элемента имеет некоторую погрешность
по сравнению с номинальным. Исключить эту проблему можно путем
введения корректирующих цепей, но из-за большого количества влияющих
параметров все равно нельзя добиться высокой точности.
На высоких частотах проявляется влияние паразитных емкостей.
Средним
частотным
пределом
работы
универсальных
операционных
усилителей является 1 – 10 МГц. Избавиться от этого можно
также
введением корректирующих цепей или уменьшением габаритных размеров
элементов и их правильной компоновкой на микросхеме.
Гораздо
проще
корректировать
цифровой
сигнал,
однако
при
использовании цифровых элементов повышается стоимость устройства.
Поэтому использование аналоговых элементов в данной работе оправдано
невысокими требованиями к точности и доступностью используемых в
устройстве элементов.
Список литературы
1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника, – М: «Высшая Школа»,
1982.
2. Доброневский О.В. Справочник по радио электронике, - М: «Вища
школа», 1978.
3. Якубовский
С.В.,
Ниссельсон
Л.И.
Цифровые
и
аналоговые
микросхемы, – М: «Радио и связь», 1990.
4. Борисов В.Г., Партин А.С. Практикум радиолюбителя по цифровой
технике, – М: «Патриот», 1991.
5. Горюнов
Н.Н.
Полупроводниковые
приборы:
транзисторы.
Справочник, - М: «Энергоиздат», 1982.
6. Игнатов А.Н. Полевые транзисторы и их применение, - М: «Радио и
связь», 1988.
Приложение
Спецификация
Обозначение
Наименование
R2, R3, R5, R6, R37, R42
R1
R4, R9, R10, R11, R22, R26, R30
R12, R41
R13, R47
R14, R16
R15, R17
R18
R19, R20
R21, R25, R27
R36, R37
R38
R35
R39
R40
R42, R43
R49,R50
DA1-DA8
VD2-VD17
С1
С2
С3
С4
С5
С6
AOP1-AOP3
VT1,VT2
VT21
VT22
VT20, VT23, VT24
VT14,VT15
VT16-VT19
VT25,VT26
VT27,VT28
10 кОм
220 кОм
5 кОм
4 кОм
2 кОм
270 Ом
1 кОм
680 Ом
11 кОм
510 Ом
100 Ом
1,5 кОм
2,2 кОм
9,1 кОм
12 кОм
390 Ом
1,6 кОм
КР574УД2
МД226
1,8 нФ
2,7 нФ
22 нФ
33 нФ
91 нФ
1 нФ
AOP-113A
K561AP
KT815B
KT814B
KT385AM
KP159НГ1Г
КГС613Г
КТ639А
КТ704А
Примечание