Розрахунок елементів ОМВ

3.3 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 %

 

3.4 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%

 

4. Визначення метрологічних характеристик

 

Після розрахунку зовнішніх елементів необхідно враховувати неідеальність ОП. При цьому , , .  кОм,  Ом. R₆=1,6 МОм R₅=1,6 МОм

Реальний коефіцієнт підсилення реального ОП можна визначити за формулою:

, (37)

.

Визначимо похибку:

, (42)

.

Тобто значення реальної похибки не перевищує значення допустимої похибки, яка є однією із умов завдання:. Отже, можна зробити висновок, що задана в умові точність витримана.

5. Моделювання одного з вузлів

 

Для перевірки правильності роботи схеми проведемо моделювання одного в вузлів. Для моделювання оберемо очікуючий мультивібратор, який виступає у ролі перетворювача ємності у тривалість імпульсів. Підставимо всі обрані у процесі розрахунків номінали елементів та знімемо частотні характеристики на виході вузла при різній ємності.

На рисунку 9 зображено модель очікувального мультивібратора в пакеті прикладних програм WorkBench

Рисунок 9 - Модель ОМВ в пакеті WorkBench

На рисунку 10 наведено зміну часового інтервалу при різних значеннях С_х

аб

Рисунок 10 - зміна часового інтервалу при різних значеннях С_х: а - значення часового інтервалу при заданому значенні ємності, б - значення часового інтервалу при зміні значення ємності на інше, амплітуда при цьому залишається незмінною.

Висновки

 

В даному курсовому проекті докладно були описані головна мета, основне призначення та області застосування перетворювача ємність-часовий інтервал. Також була розглянута поетапна розробка та розрахунок кожного з елементів схеми, приведені структурні схеми окремих каскадів.

В результаті проведених розрахунків була розроблена структура перетворювача, проведено розрахунок опорів та ємностей, ОП та транзисторів, підібрані елементи та їх номінали, проведено моделювання одного з вузлів схеми електричної принципової, визначені метрологічні характеристики і вирахувано, що похибка перетворення не перевищує 1%.

Графічна частина містить схему електричну принципову, створену згідно стандартів.

Література

1.  Терещук Р.М. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства.- Киев: Наук.думка, 1988.- 800с.

2.  Степененко И.П. Основи мікроелектроніки.- М.: Сов. Радио, 1980 - 456 с.

3.  Харовіц П. Н. Мистецтво схемотехніки.- М.: Мир. 1986. – 55 с.

4.  Довідник. Вживання інтегральних мікросхем в електронній обчислювальній техніці.- М.: Радіо і зв'язок, 1987. –400 с.

5.  Наумов Ю.Е. Інтегральні схеми.- М.:Сов.радио, 1970. –112 с.

6.  Никитин В.А. Книга начинающего радиолюбителя.–М.: Патриот, 1991.-464с.

7. Бокуняев А.А. Справочная книга радиолюбителя-конструктора.-М.: Радио и связь,1990. – 624 с.