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

19 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

61393. Sport in my life. My favourite sport 23.76 KB
  Sport is very important in our life. It is popular among young and old people. People all over the world are fond of sports and games. Sport makes people healthy, keeps them fit, more organized and better disciplined.
61395. Брежневский «застой» 67.94 KB
  СССР обогнал США по производству тракторов и комбайнов в добыче угля и железной руды но по другим показателям советская промышленность и сельское хозяйство продолжали отставать.
61397. Буквы й, Й. Чтение слогов, слов. Слова, которые отвечают на вопросы: какой? какая? какое? какие? 27.5 KB
  Цели: формируем умение анализировать текст; формируем умение классифицировать слова по вопросам; формируем умение различать однозначные и многозначные слова. А что общего вы услышали в словах май пой жуй лей трамвай...
61398. Бумажные фантазии 18.98 KB
  Ознакомить учащихся с техникой выполнения квиллинга. История квиллинга В отличие от оригами родиной которого является Япония искусство бумагокручения возникло в Европе в конце 14 начале 15 века.
61400. ЧЕСТНОЕ ПИОНЕРСКОЕ, ИЛИ УРОКИ ИСТОРИИ (Очерки истории детско-юношеского движения в России) 201.16 KB
  Оборотной стороной богатства процветающего и сверхжадного российского капитала были 12 16-часовой рабочий день не только мужчин но и женщин и детей; штрафы опустошавшие на треть и без того тощий рабочий кошелек; массовый травматизм; тяжелейшие жилищнобытовые условия рабочего люда. Ленин около четырех пятых детей и подростков в России лишено народного образования. Уже в первой Программе партии принятой в 1903 году II съездом РСДРП были изложены основные социально-экономические требования большевиков в области охраны прав детей:...