Навигация
Розробка структурної схеми перетворювача
26292
знака
0
таблиц
9
изображений
2 Розробка структурної схеми перетворювача
2.1 Вибір загальної структури
Існують мостові і імпульсні структурні схеми перетворювачів. Вибираємо імпульсну схему, яка приведена на рисунку 1.
Рисунок 1 - Структурна схема перетворювача опір – тривалість імпульсу.
Згідно технічного завдання (ТЗ), необхідно розробити перетворювач величини опору в пропорційну тривалість імпульсу. Перетворення здійснюється за допомогою метода широтно – імпульсної модуляції (ШІМ).
Вихідний сигнал перетворювача являє собою імпульс, тривалість якого залежить від величини опору. Причому, чим менша величина опору, тим менша тривалість імпульсу. Амплітуда вихідного сигналу має складати U = 30 В на опорі навантаження Rн = 10 Ом. Забезпечити такі параметри при дуже малій тривалості імпульсу досить складно, тому приймаємо мінімальну тривалість імпульсу 
. У відповідності до ТЗ частота модуляції 
, тобто період дорівнює 
. Тоді відношення максимальної тривалості імпульсу до мінімальної складає
, (1)
,
.
Діапазон перетворюваних опорів складає від 1 Ом до 1МОм. Відхилення
крайніх значень дорівнює
, (2)
,
.
Звідки слідує, що необхідно розбити діапазони перетворюваних опорів на під діапазони. Кількість під діапазонів визначимо, використовуючи вираз
, (3)
,
де
,
.
Крайнє значення величин опору по під діапазонам складе :
- для першого піддіапазона 1 Ом – 100 Ом;
- для другого піддіапазона 100 Ом – 10 000 Ом;
- для третього піддіапазона 
.
Як бачимо, навіть для під діапазонів відхилення крайніх значень складає 100. Тому скористаємось проміжним перетворенням величини опору в пропорційну напругу за допомогою метода фіксованого струму 
. Метод реалізується на основі операційного підсилювача (ОП) та опорного джерела. 
, тоді для третього піддіапазону фіксований струм дорівнює
, (4)
.
Для другого піддіапазону
, (5)
.
Для третього піддіапазону
, (6)
.
Струм першого піддіапазону для виключення перевантаження по струму елементів зменшимо до величини 
та включимо на вході ОП польовий транзистор. Крім того, для забезпечення необхідного розмаху напруги і виключення впливу наступних кіл на результат перетворення введемо на основі неінвертуючого підсилювач з коефіцієнтом передачі К = 10. Причому, на другому і третьому під діапазонах коефіцієнт передачі має дорівнювати К = 1. В якості підсилювача виберемо ОП типу LF253 з польовим транзистором на вході. Опорне джерело реалізуємо за допомогою стабілітрона типу КС133Г. Польовий транзистор вибираємо з ізольованим затвором типу IRLML6302.
2.2 Попередній розрахунок компаратора
Перетворення напруги Ux, що пропорційна опору Rx, здійснється за допомогою порівнювального пристрою – компаратора напруги. На один вхід компаратора поступає перетворювана напруга Ux, а на другий – пиловидна напруга. В момент збігу миттєвого значення пиловидної напруги з величиною напруги Ux, змінюється вихідний стан компаратора, який зберігається до закінчення пиловидної напруги. З цього слідує, що на виході компаратора формується імпульс, що пропорційний напрузі Ux, і, відповідно, значенню опору Rx. Мінімальна тривалість імпульсу на виході компаратора для чіткої її фіксації має бути не менше 1 мкс. Тому вибираємо компаратор типу LM219, що має час включення і час виключення, що не перевищує 0,08 мкс. Інші параметри компаратора приведені нижче.
Напруга Ux, що пропорційна Rx, змінюється від 0 до 10 В, тоді амплітуда пиловидної напруги теж має змінюватись від 0 до 10 В. Період повторення складає Т = 100 мкс, тобто швидкість наростання вихідного сигналу складе 0,1 В/мкс. Формування пиловидної напруги здійсним за допомогою генератора на основі інтегратора з періодичним шунтуванням ключових елементів конденсатора час заданого кола. Інтегратор реалізується на ОП типу LF253, який забезпечує швидкість вихідного сигналу не менше 12 В/мкс. З метою зменшення похибки, що обумовлена струмом витоку ключа, в якості ключа вибираємо польовий транзистор з ізольованим затвором (без захисних діодів) типу КП305Д. Для керуванням польовим транзистором застосуємо одно вібратор, що виконаний на компараторі LM219. Це дозволяє скоригувати задній фронт пиловидної напруги тривалістю менше 1 мкс. Для виключення впливу слідуючи елементів на процес формування пиловидної напруги на виході генератора включимо повторював на ОП типу LF253.
Згідно ТЗ, амплітуда вихідного імпульсу має бути не менше 30 В на опорі навантаження 10 Ом (струм в навантаженні більше, або дорівнює 1,5А), а также враховуючи той факт, що мінімальна тривалість імпульсу складає 1 мкс, застосуємо в якості відповідного каскада стоковий повторював на польовому транзисторі з ізольованим затвором. Це дасть можливість узгодити навантаження з виходом компаратора і отримати малі тривалості фронтів виходного імпульса. В якості активного елемента стокового повторювача вибираємо транзистор типу IRLL2203.
Похожие работы
... ється сигнал, який несе інформацію про значення вимірювальної величини. 1. Розробка технічного завдання Метою курсового проекту є розрахунок та визначення технічних параметрів схеми перетворювача ємність-тривалість імпульсу. У даному курсовому проекті необхідно провести розробку структури перетворювача та провести розрахунки елементів вузлів схеми. Заданий діапазон ємності складає від 1 пФ ...
... частот вхідного сигналу 0…20 кГц, амплітуда на виході – 15В, опори навантаження 5 Ом, похибка ≤1%. Необхідно розрахувати значення кожного з елементів схеми перетворювача напруга – тривалість імпульсу та згідно розрахункам вибрати необхідні операційні підсилювачі, транзистори. При проектуванні індуктивних перетворювачів варто звертати увагу на екранування проводів, вибір ізоляції, усунення ...
... амплітуда вихідної напруги 20В, значення опору навантаження дорівнює 4Ом, а також відносна похибка перетворення 1%. Потрібно розрахувати значення кожного елемента схеми перетворювача опір – часовий інтервал та керуючись розрахунковими даними вибрати потрібні операційні підсилювачі, транзистори та діоди. Розробку приладу необхідно провести у два етапи. Перший, розробка функціональної схеми та для ...
... і вказівки до дипломного проектування для студентів спеціальності “Радіотехніка” /Укл. В.О.Дмитрук, В.В.Лисак, С.М.Савченко, В.І.Правда. – К.: КПІ, 1993. – 20 с. 8. Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для вузов. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 344 с.: ил. 9. Перельман Б.Л. ...
0 комментариев