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

17 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

33237. Первый закон Кирхгофа 13.56 KB
  2Сердечник статора набирается из стальных пластин толщиной 035 или 05 мм. В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки которые соответствующим образом соединяют между собой образуя трехфазную систему. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя различными линейными напряжениями. Для более низких напряжений указанных на щитке обмотки статора соединяются в треугольник для более высоких в звезду.
33238. Работа электрического тока 13.09 KB
  Мощность электрического тока показывает работу тока совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени в течение которого эта работа была совершена.
33239. Второй закон Кирхгофа 13.06 KB
  В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках
33240. Магни́тное по́ле 13.55 KB
  Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля возникающего при прохождении трехфазного переменного тока по обмоткам обмоткам статора с током индуктированным полем статора в обмотках ротора в результате чего возникают механические усилия заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии что частота вращения ротора n меньше частоты вращения поля n1 .
33241. Электромагнит 13.3 KB
  Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке ток Регулирование скорости асинхронного двигателя Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора изменение напряжения подводимого к обмотке статора двигателя изменение частоты питающего напряжения а также переключение числа пар полюсов. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения...
33242. Закон полного тока 13.38 KB
  2Преимущества асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором следующие: приблизительно постоянная скорость при разных нагрузках; возможность кратковременных механических перегрузок; простота конструкции; простота пуска и легкость его автоматизации; более высокие соs j и к. чем у двигателей с фазным ротором. Практически асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются в тех случаях когда не требуется регулирования скорости вращения двигателя. Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором: большой...
33243. Закон ома для магнитной цепи 12.92 KB
  Когда по катушке состоящей из до витков проходит ток I то он возбуждает магнитный поток Ф величина которого будет тем больше чем больше будет число ампервитков Iw. Произведение тока I на число витков w намагничивающая сила измеряется в амперах.
33244. Ферромагнитные материалы 13.25 KB
  Вращаясь вместе с ротором относительно статора поток в соответствии с законом электромагнитной индукции ЭМИ индуцирует в каждой фазе обмотки статора ЭДС . При замкнутой внешней цепи по обмоткам статора протекает ток нагрузки I который в свою очередь образует МДС статора . МДС создает магнитный поток реакции якоря и поток рассеяния аналогичный асинхронному двигателю который замыкается поперёк пазов статора и вокруг лобовых частей обмотки статора. Потоки и наводят в обмотке статора соответственно ЭДС и .
33245. Гистерезис 13.81 KB
  Электрические потери Рэл возникают в обмотках трансформатора и обусловлены их нагреванием при протекании по ним электрического тока. КПД трансформатора определяется как отношение активной мощности на выходе трансформатора к активной мощности на выходе первичной обмотки. КПД трансформатора зависит: 1 от конструкции трансформатора; 2 от степени загрузки трансформатора рис 4.9 Максимальный КПД будет у трансформатора с коэффициентом загрузки β = 045.