Електричні розрахунки

3. Електричні розрахунки

 

3.1 Розрахунок вхідного подільника

Вхідні дані. Коефіцієнти ділення: ,, .

 (мВ).

Рисунок 3.1 Схема вхідного дільника.

Де S – ключ, який встановлюється в одне з трьох положень, тим самим змінюючи коефіцієнт ділення.

Задамося

 (коефіцієнт ділення 1:10)

 (коефіцієнт ділення 1:10)

Умова дільника:

Тоді значення опорів можна знайти по таких формулах:

Підставляючи у задані вище формули отримаємо

;

Далі розрахуємо номінали ємностей.

Нехай

Тоді

Резистори і конденсатори для даного каскаду вибираємо такі:

R₂ = С2-23-0.125-11кОм, ±1%

С₂ = К50 – 18 – 50В – 2нФ

R₃ = С2-23-0.125-2кОм, ±1%

С₃ = К50 – 18 – 50В – 11нФ.

3.2  Розрахунок підсилювача напруги

 

Рисунок 3.2 Схема підсилювача напруги.

Оскільки всі каскади (DA1, DA2, DA3) однакові та побудовані на К140УД6, то розрахунки будемо проводити для одного каскаду.

Коефіцієнт підсилення розраховується по формулі:

Візьмемо коефіцієнти підсилення DA1, DA2, DA3 К = 22

Виберемо

Тоді

Підставляючи значення отримаємо, що

Верхня гранична частота f_в = 110 МГц.

Тоді визначимо нижню граничну частоту при С₄ = 1мкФ.

Параметри всього ПН

К = К₁ К₂ К₃

Тоді

К = 10164

 

3.3 Розрахунок кінцевого каскаду

 

Рисунок 3.3. Схема підсилювача потужності.

Принципова схема кінцевого каскаду зображена на рис 3.3

Оскільки у нас симетричне навантаження то будемо вести розрахунки на одне плече ,відповідно резистори R₁₃=R₂₀ , R₁₄=R₂₁ , R₁₅=R₁₉ , R₁₆=R₁₈.

Задамо струм спокою

I_ко = (0.05....0.1) І_км = 10 (мА)

U_ко = 88 В

Визначимо максимальне значення струму:

І_мах = І_ко + І_км < І_кдоп

Визначимо максимальний базовий струм:

Визначимо початковий базовий струм:

Тоді = 630 (мВ)

Задамося струмом подільника, що дорівнює:

Оскільки = 3.3 мA, тоді нехай І_п = 35 мА.

Звідки можна знайти:

Задамося R_д = (10...20)R_н – оскільки R_д не повинен шунтувати опір навантаження. Він призначений для захисту вихідного каскаду при розриві навантаження.

Тоді отримуємо

R_д = 100 (кОм).

Визначимо вхідний опір каскаду:

Оскільки І_ко = 2І_к, то нехай І₀ = 2І_к = 24 (мА).

,

де .

Тоді

Виберемо С₁₂, при умові, що X₁₂<<R₁₇, для 50 Гц.

Оскільки , то задамося X₁₂ = 2 (кОм). Тоді

Знайдемо R₁₅.

Нехай .

Тоді напруга, що проходить через цей опір U_ке=85 (В). Отже:

Далі виберемо стандартні номінали опорів.

R₁₃ С2-29-0.125-18 Ом, ±1%

R₁₄ С2-29-0.125-3.41 кОм, ±1%

R₁₅ С2-29-0.125-7 кОм, ±1%

R₁₆ С2-23-0.125-100 кОм, ±1%

R₁₇ С2-29-0.125-10 кОм, ±1%

R₁₈ С2-23-0.125-100 кОм, ±1%

R₁₉ С2-29-0.125-7 кОм, ±1%

4.  Моделювання підсилювача потужності

Проведемо моделювання підсилювача потужності за допомогою програмного пакету Electronics Workbench 5.12.

До підсилювача потужності підключено генератор, осцилограф та плотер. На рис. наведено вигляд схеми у вікні програми Electronics Workbench 5.12.

Рисунок 4.1 Схема ПП.

Встановимо частоту сигналу на генераторі, наприклад 50 Гц.

Рисунок 4.2 Вигляд генератора у програмі Electronics Workbench 5.12.

Сигнал на осцилографі буде мати вигляд:

Рисунок 4.3 Осцилограф

Встановивши у вікні властивостей плотера частотний діапазон, вказаний у ТЗ (0…5МГц) побачимо графік залежності вихідної напруги від частоти:

Рисунок 4.4 Графік залежності вихідної напруги від частоти для діапазону частот від 1кГц до 10МГц

Отже, як видно з показів осцилографа вхід, на який ми подаємо сигнал відсікає від’ємну складову.

Отже, цей вхід призначений для додатних імпульсів. Провівши аналогічне моделювання для іншого входу прийдемо до висновку, що він пропускає лише від’ємні складові.

Висновки

 

В даному курсовому проекті був спроектований електронний підсилювач, який дозволяє підсилювати змінну напругу.

Розроблений підсилювач вертикального відхилення осцилографа – прилад, який призначений для підсилення слабких сигналів, що надходять з осцилографа. Проведені розрахунки для деяких каскадів. Приведена детальна структура.

У розділі „Вступ” наведено класифікацію даного приладу та показано схему підсилювача.

У розділі „Розробка структурної схеми” розроблена загальна структура вимірювального перетворювача, проведені попередні розрахунки для підсилювача напруги і для кінцевого каскаду. У ньому також були вибрані транзистори та операційні підсилювачі.

В „Електричних розрахунках” були розраховані номінали елементів кінцевого каскаду, вхідного дільника та підсилювача напруги.

У розділі „Моделювання підсилювача потужності” проведене моделювання кінцевого каскаду, тобто підсилювача потужності, за допомогою програмного пакету Electronics Workbench 5.12.

Література:

1. Б.С. Гершунский „Справочник по расчету электронных схем”. 239 ст. 1983р.

2. И.П. Жеребцов „Основы электроники”. 352 ст. 1989р.

3. В.Ю. Лавриненко „Справочник по полупроводниковым приборам – 10-е издание ”. 1984р.

4. В.Ю. Лавриненко „Справочник по полупроводниковым приборам – 8-е издание ”. 1977р.

5. Д.В. Игумнов, Г.П. Костюнина - “Полупроводниковые устройства непрерывного действия “ - М: “Радио и связь”, 1990г.

6. В.П. Бабенко, Г.И. Изъюрова - “Основы радиоэлектроники”. Пособие по курсовому проектированию - М: МИРЭА, 1985г.

7. Н.Н. Горюнов - “Полупроводниковые приборы: транзисторы” Справочник - М: “Энергоатомиздат”, 1985г.