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

16 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

31464. Религиозно-философские воззрения Древней Индии. Религиозно-философская мысль Древнего Китая 45 KB
  В основе периодизации древнеиндийской философии лежат различные источники философской мысли известные как в древности так и в современную эпоху. В соответствии с данными источников в древнеиндийской философии выделяются три основных этапа: XV VI вв. Наибольший интерес у исследователей древнеиндийской философии вызывают заключительные части Вед Упанишады дословно с санскрита сидение у ног учителя в которых дается философская трактовка содержания Вед. Наиболее известными источниками философии Древней Индии второго эпического...
31465. Характерные черты древнегреческой философии. Общая характеристика школ и направлений античной философии 39.5 KB
  Характерные черты древнегреческой философии. Общая характеристика школ и направлений античной философии. Классический сократический период время расцвета древнегреческой философии совпавшее с расцветом древнегреческого полиса. Для эллинистического периода периода кризиса полиса и образования крупных государств в Азии и Африке под властью греков и во главе с соратниками Александра Македонского и их потомками характерно: распространение антиобщественной философии киников; зарождение стоического направления...
31466. Основные проблемы античной философии (общая характеристика). Античная философия досократического периода 45.5 KB
  Проблемы античной философии. Совокупную проблематику античной философии можно тематически определить следующим образом: космология натурфилософы в ее контексте тотальность реального виделась как “physis†природа и как космос порядок основной вопрос при этом: Как возник космос; мораль софисты была определяющей темой в познании человека и его специфических способностей; метафизика Платон декларирует существование интеллигибельной...
31467. Софисты и Сократ. Сократики 38 KB
  Софисты философская школа в Древней Греции существовавшая в V первой половине IV вв. К числу сократических школ относятся: Академия Платона; школа киников; киренская школа; лигарская школа; элидоэритрийская школа. Академия Платона религиознофилософская школа созданная Платоном в 385 г. Киники философская школа которая обосновывала идею свободы вне общества асоциальной свободы.
31468. Философия Платона, Историческое значение философии Платона 39 KB
  Главными положениями его идеалистического учения являются следующие: материальные вещи изменчивы непостоянны и со временем прекращают свое существование; окружающий мир мир вещей также временен и изменчив и в действительности не существует как самостоятельная субстанция; реально существуют лишь чистые бестелесные идеи эйдосы; чистые бестелесные идеи истинны вечны и постоянны; любая существующая вещь является всего лишь материальным отображением первоначальной идеи эйдоса данной вещи например кони рождаются и умирают...
31469. Философия Аристотеля, Теория познания и логика 36.5 KB
  Аристотель ученик Платона но по ряду принципиальных вопросов он расходился со своим учителем. Исходя из признания объективного существования материи Аристотель считал ее вечной несотворимой и неуничтожимой. Аристотель подходит к идее единичного бытия вещи явления: они представляют собой слиянность материи и эйдоса формы. Аристотель разработал иерархическую систему категорий в которой основной была сущность или субстанция а остальные считались ее признаками.
31470. Специфика философской мысли в эпоху средневековья (общая характеристика). Периодизация средневековой философии 34 KB
  Периодизация средневековой философии. Специфика средневековой философии: 1 Теоцентричность. В основе этого признака лежт две главные идеи: 1 идея творения в онтологии как попытка ответить на первую часть основного вопроса философии – креационизм истин. В средневековой философии полностью отсутствовало и понятие плагиата.
31471. Средневековая философия этапа патристики. Философия Августина Аврелия 38 KB
  Языческие боги вечные и всемогущественные. Христианский Бог обретает еще одно качество – всеблагой олицетворяющий добро и совершенство. В христианстве тогда сложилось особое направленная теодицея – оправдание бога за существующее в мире зло. Согласно ей Бог создавал мир из некоторого хаоса.
31472. Дослідження логічної організації перетворення даних – арифметичні операцій у різних системах числення з використанням алгоритмічних мов високого рівня 140.5 KB
  3 Дослідження логічної організації перетворення даних – арифметичні операцій у різних системах числення з використанням алгоритмічних мов високого рівня. Мета лабораторної роботи – ознайомитись з методами арифметичних операцій у різних системах числення отримати і закріпити практичні навички з побудови алгоритмів і програм. Короткі теоретичні відомості Для виконання арифметичних операцій у системі числення з основою P необхідно мати відповідні таблиці додавання та множення. 100111...