Расчёт симметричного мультивибратора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования РФ

Государственное учреждение высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСТКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ЭПЭО

Индивидуальное задание №3

Расчёт симметричного мультивибратора

Вариант работы №16

Выполнил студент

группы 7А96

Суровежко Н.О.

Проверил преподаватель

доцент, к.т.н.

Чернышев А.Ю.

Томск-2011

Задание №3

Рассчитать параметры симметричного мультивибратора на операционном усилителе с заданной рабочей частотой и сопротивлением нагрузки . Для расчетов принимаем Гц и кОм.

Схема симметричного мультивибратора и диаграммы напряжений, поясняющие его работу, изображены на рис.1 и 2.

Рис.1. Схема симметричного Рис.2. Диаграммы напряжений

мультивибратора

Для расчетов выбираем операционный усилитель типа К140УД6, который имеет следующие основные параметры:

Условные обозначения параметров операционного усилителя:

- напряжение источника питания положительной полярности;

- напряжение источника питания отрицательной полярности;

- максимальный допустимый ток операционного усилителя;

- входной ток операционного усилителя;

- разность входных токов;

- напряжение смещения;

- входное сопротивление;

- максимальное выходное напряжение положительного уровня;

- максимальное выходное напряжение отрицательного уровня;

- коэффициент усиления напряжения;

- частота единичного усиления;

- скорость изменения выходного напряжения.

Найдем коэффициент передачи делителя напряжения составленного из резисторов и по выражению:

, (1)

где - дифференциальное допустимое напряжение, В.

Подставив в (1) численные значения параметров, получим

Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить как

(2)

Из (2) найдем отношение сопротивлений и

.

Подставляя значение k, получим

Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению

, (3)

где - постоянная времени цепи заряда конденсатора (рис.1), с.

Из (3) найдем

.

Подставив численные значения параметров, получим

с.

Зная , определим , приняв значение конденсатора из стандартного ряда Е24 - 0,47мкф. Тогда

.

Подставив данные, получим

Ом

Из стандартного ряда значений Е24 выбираем кОм.

Определим мощность и тип резистора , предварительно определив ток, протекающий через сопротивление

С учетом численных значений параметров

А

В соответствии с (4)

Вт

Тогда тип резистора - МЛТ - 0,05 - 6,8кОм5%.

Из условия ограничения выходного тока мультивибратора на допустимом уровне определим сумму сопротивлений и

симметричный мультивибратор усилитель резистор

. (4)

Откуда

.

Подставив значения параметров, получим

Ом.

Для уменьшения протекающих токов увеличим сумму сопротивлений в 10 раз.

Значения сопротивлений и можно найти из системы уравнений

. (5)

Решив систему уравнений (5), получим, что Ом; Ом. С учетом ряда Е24 принимаем кОм и кОм.

Определим мощность резисторов и , предварительно найдя ток протекающий через делитель напряжения и :

А

Тогда в соответствии с (4) мощность резистора :

Вт.

Мощность

Вт

С учетом найденных значений выбираем резисторы: типа МЛТ - 0,01 - 36кОм5%, типа МЛТ - 0,01 - 43кОм5%.

Проверим правильность найденных параметров. Для этого аналитически определим максимальный ток и выходную частоту генератора и при помощи программы Electronics Workbench построим модель симметричного мультивибратора.

В соответствии с выражением (3)

Гц.

Подставляя в выражение

численные значения, определяем, что отличие найденной частоты от заданной частоты мультивибратора составляет 0,122%. Это является приемлемым на практике.

Подставляя численные значения сопротивлений и коэффициента k в (15), вычисляем выходной ток операционного усилителя

мА.

Полученное значение выходного тока меньше 2,5мА, поэтому найденные параметры удовлетворяют условиям задания.

На рис.3 представлена схема имитационной модели симметричного мультивибратора, а на рис.4 диаграммы напряжений.

Рис.3. Модель симметричного мультивибратора в программной среде Electronics Workbench

Рис.4. Диаграммы выходного и емкостного напряжений мультивибратора

Частоту выходного сигнала определяем, как

Гц

Полученное при моделировании значение частоты f свидетельствует о правильности найденных параметров мультивибратора.

Размещено на Allbest.ru