31292

Розрахунок генераторів пилкоподібної напруги

Практическая работа

Информатика, кибернетика и программирование

широко використовуються генератори пилкоподібної лінійнозмінної напруги. Часову діаграму пилкоподібної напруги наведено на рис.1 Часова діаграма пилкоподібної напруги Основними параметрами такої напруги є: тривалість робочого і зворотного ходу пилкоподібної напруги; період проходження імпульсів ; амплітуда імпульсів ; коефіцієнт нелінійності і коефіцієнт використання напруги джерела живлення .

Украинкский

2013-08-28

408 KB

15 чел.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №1

Тема:  Розрахунок генераторів пилкоподібної напруги

Мета заняття: Ознайомитися з принципами побудови генератора пилкоподібної напруги, навчитися розраховувати параметри генераторів за початковими умовами              

1 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

У багатьох електронних пристроях - телевізійних і радіолокаційних індикаторах, апаратурі для точного виміру часу, у пристроях затримки імпульсів на фіксований час і т.д. - широко використовуються генератори пилкоподібної (лінійно-змінної) напруги. Часову діаграму пилкоподібної напруги наведено на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Часова діаграма пилкоподібної напруги

Основними параметрами такої напруги є: тривалість робочого  і зворотного  ходу пилкоподібної напруги; період проходження імпульсів ; амплітуда імпульсів ; коефіцієнт нелінійності  і коефіцієнт використання напруги джерела живлення . Коефіцієнт нелінійності  характеризує величину відхилення напруги на робочій ділянці від лінійного закону й оцінюється відносною зміною швидкості пилкоподібної напруги  на робочій ділянці (за час ).

,  (1.1)

де – швидкість зміни напруги на початку робочої ділянки; – швидкість зміни напруги наприкінці робочої ділянки (рис. 1.1)

Робота генератора пилкоподібної напруги заснована на заряді чи розряді конденсатора під час робочого ходу. Маючи на увазі відоме співвідношення між струмом і напругою конденсатора , вираз для можна записати у вигляді:

, (1.2)

де  і  – максимальне й мінімальне значення струму на робочій ділянці.

З формули (1.2) випливає, що для одержання малого значення коефіцієнта нелінійності конденсатор необхідно заряджати чи розряджати струмом, близьким до постійного. У залежності від області застосування генератора пилкоподібної напруги коефіцієнт нелінійності має значення від одиниць і навіть десятих часток відсотка.

Ефективність роботи генератора лінійно змінної напруги оцінюється коефіцієнтом використання джерела живлення :

. (1.3)

Для найбільш вдалих схем генераторів  може мати величину порядку 0,9.

Важливими характеристиками генераторів є також швидкодія, навантажувальна здібність, економічність, можливість регулювання амплітуди й тривалості імпульсів, періоду коливань і т.д.

У залежності від запропонованих до генератора вимог істотно видозмінюється його схема, режими роботи, стабільність і швидкодія.

На рис. 1.2, а наведено одну з найбільш високоякісних схем генераторів пилкоподібної напруги з від’ємним зворотним зв'язком, яка дозволяє одержати напругу, що лінійно змінюється, з коефіцієнтом нелінійності, рівним  одиницям чи навіть десятим часткам відсотка.

    а)        б)

Рис. 1.2 Генератор пилкоподібної напруги з негативним

зворотним зв'язком

У вихідному стані транзистор VT1 замкнений невеликою позитивною напругою на базі , що забезпечується належним вибором напруги допоміжного джерела , опорів резисторів  і  і внутрішнього опору відкритого діода VD1. При цьому права за схемою обкладка конденсатора С2 має негативний потенціал, близький до -,  а ліва обкладка – позитивний потенціал, що дорівнює потенціалу бази замкненого транзистора.

Вхідний імпульс негативної полярності з тривалістю , рівний тривалості робочого ходу  пилкоподібної напруги (рис. 1.2, б), замикає діод VD1. При цьому транзистор відокремлюється від джерела , а база через резистор R1 від джерела  здобуває деякий негативний потенціал  Величина стрибка напруги на базі з приходом імпульсу, що запускає, складає:

, (1.4)

Негативний стрибок напруги на базі через конденсатор С2 передається на колектор, через що напруга на колекторі знижується на таку ж величину  (рис. 1.2, б).

Після відмикання транзистора конденсатор С2 починає розряджатися через резистор R1, джерело  і відкритий транзистор VT1. Струм розряду конденсатора дорівнює:

. (1.5)

При розряді напруга  на конденсаторі С2 знижується. Однак при цьому потенціал бази  стає більш негативним, колекторний струм збільшується, а колекторна напруга  за абсолютною величиною зменшується. Тому напруга  залишається практично незмінною, а це, у свою чергу, означає, що величина струму розряду конденсатора  підтримується також незмінною. Таким чином, роль негативного зворотного зв'язку між колектором і базою транзистора (через конденсатор С2) проявляється в тім, що зменшення струму розряду конденсатора викликає протидію схеми, що перешкоджає цій зміні струму. У результаті можна вважати, що:

, (1.6)

тобто розряд конденсатора здійснюється практично постійним струмом.

Наслідком розряду конденсатора С2 протягом робочого ходу майже за лінійним законом є майже лінійне зменшення напруги на ньому і, відповідно, майже лінійне зростання напруги , що є вихідною напругою генератора (рис. 1.2, б).

Після того, як на виході закінчується дія замикаючого імпульсу, діод VD1 відкривається, а транзистор VT1 знову закривається, і напруга на колекторі й базі поступово досягає значень, що відповідають початковому стану. Слід зазначити, що негативний зворотний зв'язок діє тільки при роботі транзистора в підсилювальному режимі, коли він відкритий. Тому протягом часу , коли напруга на колекторі за абсолютною величиною зменшується, повинна бути виключена ймовірність переходу транзистора в режим насичення.

Тривалість робочого ходу  пилкоподібних імпульсів визначається тривалістю вхідних імпульсів; тривалість зворотного ходу  – часом заряду конденсатора С2:

, (1.7)

де  – прямий опір відкритого діода V2.

Коефіцієнт нелінійності генератора з від’ємним зворотним зв'язком дорівнює:

. (1.8)

Практична схема, наведена на рис. 1.2, а, дозволяє витримувати = =0,5...…5)% при коефіцієнті використання напруги джерела живлення  = =0,85...…0,95; тривалість робочого ходу  відповідає мікросекундному діапазону.

При розрахунку генератора пилкоподібної напруги звичайно задаються: тривалість робочого  і зворотного  ходу імпульсів, що генеруються; необхідна амплітуда імпульсів  і припустимий коефіцієнт нелінійності . У результаті розрахунку повинні бути визначені параметри елементів схеми генератора. Розглянемо порядок розрахунку генератора пилкоподібної напруги відповідно до схеми рис. 1.2,а.

2 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ  ТРАНЗИСТОРНОГО  ГЕНЕРАТОРА

ПИЛКОПОДІБНОЇ  НАПРУГИ

  1.  Визначаємо напругу джерела колекторного живлення:

, (1.9)

де - задана амплітуда імпульсів, а .

  1.  За знайденою напругою  вибирають тип транзистора. Необхідно, щоб:

,  (1.10)

де – максимально припустима постійна напруга для обраного типу транзистора. [4, с.48].

При виконанні умови (1.10) перевага віддається транзисторам із великим значенням h21э, малою величиною , високим значенням граничної частоти коефіцієнта передачі струму .

  1.  Визначаємо опір резистора R3 у ланцюзі колектора відповідно до нерівності:

,  (1.11)

Рекомендовані значення опору резистора R3 лежать у межах (1…10) кОм [2, с.20].

  1.  Знаходимо опір резистора R1 за заданим значенням коефіцієнта нелінійності:

, (1.12)

де  вибирається в межах 0,85...…0,95.

  1.  Визначаємо ємність конденсатора С2 за формулою:

. (1.13)

  1.  Знаходимо значення . Для схеми рис. 1.2, а  визначається за формулою (1.7). Вибираємо тип діода [1, с.40].
  2.  З умови неспотвореної передачі вхідних імпульсів розраховуємо ємність конденсатора:

. (1.14)

Примітка. При визначенні параметрів резисторів і ємностей слід вибирати їх значення зі стандартних рядів.


3 ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

Um, В

7,5

10

tp, мкc

0,5

2

to, мкc

0,1

8

, %

0,5

3

 

4 КОНТРОЛЬНІ  ПИТАННЯ

  1.  Якими параметрами характеризується генератор пилкоподібної напруги?
  2.  Відобразіть схему та поясніть принцип дії елементарного генератора пилкоподібної напруги.
  3.  Яку величину характеризує коефіцієнт нелінійності та які значення він може приймати?
  4.  Що потрібно робити для одержання малого значення коефіцієнта нелінійності в генераторі пилкоподібної напруги?
  5.  Поясніть принцип роботи генератора за схемою рис. 1.2.
  6.  Як розраховується коефіцієнт використання джерела живлення та в яких межах він знаходиться?
  7.  Поясніть роль від’ємного зворотного зв’язку?
  8.  За якими даними проводиться розрахунок параметрів генератора пилкоподібної напруги?

9


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36570. Процедура: описание и вызов процедуры 30 KB
  Структура описания процедуры во многом сходна со структурой программы. По существу отличие только в заголовке процедуры. Описание процедуры может быть помещено на любое место в разделе описания вызывающей подпрограммы.
36571. Концепция подпрограммы в Турбо Паскале 34.5 KB
  Понятие подпрограммы одно из фундаментальных понятий в программировании возникшее фактически вместе с понятием программы. Одна подпрограмма может включать в себя другие подпрограммы и т. Подпрограммы определяют декомпозицию основной программы направленную на преодоление сложности разработки и понимания текста программы.
36572. Структурный тип строка. Основы обработки строк 29 KB
  Основы обработки строк. Строки относятся к важным средствам представления нечисловой информации и обработка строк имеет широкие приложения во многих областях использования нечисловой информации редактирование текстов логический анализ автоматизация перевода распознавание текстов и др. Поскольку строки указанного типа являются разновидностями массива для них можно применять всё что применимо к массивам.
36573. Расчёт электроснабжения района 2.81 MB
  Определение расчетной нагрузки коммунально-бытовых, промышленных потребителей; выбора номинальной мощности трансформаторов; определения сечения линий как высокого, так и низкого напряжения; определения величины недоотпущенной электроэнергии; определения годовых потерь электрической энергии в линии 35 кВ
36574. Структурный тип массив. Обработка массивов 31 KB
  Такие операторы присваивания могут использоваться для копирования одного массива в другой. Однако над массивами не определены отношения. Кроме того, в Турбо Паскале нельзя использовать выражения над массивами.
36575. Структурный тип маcсив. Описание мас и доступ к эл мас 33 KB
  Идея массива состоит в том чтобы объединить в одно целое фиксированное количество элементов одного и того же типа. Общая форма описания массива имеет вид: type имя типамассива = rry [ тип индекса ] of тип элементов ; где: имя типамассива имя выбираемое программистом. тип индекса любой порядковый тип кроме longint или типдиапазон.
36576. Оператор выбора CASE OF 31 KB
  Оператор выбора является обобщением оператора ifthenelse на случай выбора одного из нескольких возможных продолжений выполнения программы. Выбор осуществляется по ключу выбора селектору. Синтаксическая структура этого оператора такова: cse ключ выбора of константа выбора 1 : оператор 1 ; .
36577. Концепция типа данных. простой тип данных 38 KB
  К любому порядковому типу применимы следующие функции: OrdX порядковый номер значения выражения Х этого типа; PredX предыдущее значение выражения Х этого типа; SuccX следующее значение выражения Х этого типа; HighX наибольшее значение диапазона аргумента Х; LowX наименьшее значение диапазона аргумента Х; Функция Ord определена для любого значения порядкового типа причём нумерация значений начинается от номера 0 номера наименьшего значения типа. Функции Pred и Succ не определены соответственно для левой и правой границы...
36578. Концепция типа данных. Тип данных в ТР 29.5 KB
  Тип данных в ТР. Ранее мы познакомились с некоторыми стандартными типами данных: числовыми символьным строковым и булевским. Стандартные типы данных это лишь частный случай общей концепции типа данных Паскаля.