Проектування генератора прямокутних імпульсів

Якість роботи будь-якої електронної схеми у великій мірі залежить від якості її джерел живлення. Як правило, пристрої електроніки живляться від мережі змінного струму через випрямлячі, тому головними причинами нестабільності напруги живлення є коливання напруги силової мережі, пульсація випрямленої напруги, зміни опору навантаження, зміни температури, старіння елементів схеми.

При розрахунку схеми однокаскадного параметричного стабілізатора виходять із заданих технічних вимог. Відомі такі параметри: номінальне значення вихідної напруги U_вих = 15 В; номінальний струм навантаження I_н = 0,26 А; припустимі відносні відхилення напруги на вході стабілізатора від номінального убік збільшення а_вх = 10% і зменшення b_вх = 15%; припустимі відносні відхилення напруги на виході стабілізатора від номінального убік збільшення а_вих = 5% і зменшення b_вих = 5%; припустимі відносні відхилення струму навантаження від номінального убік збільшення с = 10% і зменшення d = 10%.

У результаті розрахунку необхідно визначити тип кремнієвого стабілітрона, напругу на вході стабілізатора U_вх, величину опору, що гасить, R1, а також максимальну величину струму через стабілітрон, I_{ст max}.

Розрахунок робимо в такому порядку:

1. Вибираємо тип кремнієвого стабілітрона. Підставою для вибору служить задане значення U_вих з врахуванням його припустимих відносних змін а_вих та b_вих. Основні параметри кремнієвих стабілітронів малої і середньої потужності наведені в [ 5 ]. Виписуємо з таблиць параметри стабілітрона Д815Е:

U_ст = 15 В, I_ст = 0,28 А, І_{ст min} = 0,025 А, I_{ст max} = 0.55 А, r_ст = 2,5 Ом.

2. Визначаємо необхідне значення коефіцієнта стабілізації за формулою

K_cт = (а_вх + b_вх)/(a_вих + b_вих) = (10 + 15)/(5 + 5) = 2,5 % /1/

3. Знаходимо максимальне значення коефіцієнта стабілізації

K_{ст max} = [U_вих (1 - b_вх / 100)] / [(I_н (1 + с / 100) + I_ст] r_ст =

= [15 (1 - 15 / 100)] / [0,26 (1 + 10 / 100) + 0,28] 2,5 = 56 % /2/

Величина K_ст max повинна бути більшою від необхідного значення коефіцієнта стабілізації К_ст у 1,3...1,5 рази

K_{ст max} / К_ст = 56 / 2,5 = 22,4 /3/

В іншому разі слід було б використати більш складну (двокаскадну) схему стабілізатора.

4. Визначаємо необхідне значення напруги на вході стабілізатора

U_вх = U_вих / [(1 - b_вх / 100) (1 - K_ст / K_{ст max})] =

= 15 / [(1 - 15 / 100) (1 - 2,5 / 56)] =18,4 B /4/

5. Знаходимо величину опору резистора, що гасить

R_г1 = [U_вх (1 - b_вх / 100) - U_виx] / [I_н (1 + c / 100) + I_ст] =

= [18,4 (1 - 15 / 100) - 15] / [0,26 (1 + 10 / 100) + 0,28] = 1,1 Ом /5/

Потужність, що розсіюється на резисторі R_г1, складає

Р_Rг1 = (І_н + І_{ст max})² R_г1 = (0,26 + 0,55)² 1,1 = 0,72 Вт /6/

За шкалою номінальних опорів резисторів [ 7 ] вибираємо стандартний тип резистора С2-33 з опором 270 Ом та потужністю 0,125 Вт.

6. Розраховуємо максимальне (розрахункове) значення струму стабілітрона

І_{ст max розр} = І_ст + Ін (1 + с/100) - І_н (1 - d/100) +

[І_н (1 + c / l00) + І_ст] [(а_вх + b_вх) / 100] К_{ст maх} / (1 - b_вх / 100) K_cт =

= 0,28 + 0,26 (1 + 10 / 100) - 0,26 (1 - 10 / 100) + [0,26 (1 + 10 / l00) + 0,28] [(10 + 15) / 100] 0,56 / (1 - 15 / 100) 0,025 = 0,0024 А /7/

Необхідно, щоб знайдене значення струму І_{ст max розр} не перевищувало величину I_{ст max} для обраного типу стабілітрона (І_{ст max розр} I_{ст max})

0,0024 А 0,55 А

7. Знаходимо номінальну величину струму на вході стабілізатора

І_вх = І_ст + І_н = 0,28 + 0,26 = 0,54 А /8/

Максимальний струм на вході стабілізатора дорівнює

І_{вх max} = І_{ст max розр} + І_н (1 + c / 100 ) =0,0024 + 0,26 ( 1 + 10 / 100 ) = 0,29 А

8. Коефіцієнт корисної дії стабілізатора

= І_н U_вих / I_вх U_вх = 0,26 * 15 / 0,54*18,4 = 0,4 /10/

Висновки

генератор прямокутний логічний імпульс

В даній курсовій роботі проведено аналіз схем ГПІ, зокрема, на біполярних транзисторах, логічних елементах та операційних підсилювачах. Вибрано та детально описано роботу генератора на логічних елементах з диференціюючою RC ланкою з додатнім зворотнім зв'язком. Розраховано значення елементів ГПІ у колі загальмованого режиму та у часозадавальних колах, вибрано елементну базу для його реалізації. З метою поліпшення функціональних характеристик одновібратора запропоновано використати схему, що надає можливість оперативного перелаштування шпаруватості генерованих імпульсів в широкому діапазоні за допомогою змінного резистора.

Перевірку розрахованих елементів здійснено моделюванням роботи схем генераторів за допомогою програми Electronics Work Bench.

Для забезпечення роботи ГПІ спроектовано двополярне джерело на базі параметричного стабілізатора та однопівперіодної схеми випрямляча з живленням від електричної мережі енергосистеми.

Список використаної літератури

Ланцов А.Л., Зворыкин Л.Н., Осипов И.Ф. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1983. - 249 с.: ил.

Руденко В.С. Промислова електроніка: Підручник. -К.:Либідь, 1993. - 123 с.: ил.

Скаржепа В.А. и др. Электроника и микроэлектроника. Лаб. Практикум. - К.: Вища школа, 1989. - 130 с.: ил.

Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - 291 с.: ил.

Яковлев В.Н. Микроэлектронные генераторы импульсов. - К., 1982. - 54 с.

http://faksu.vstu.vinnica.ua/SiteNEV/ua/laboratory/pdf/lab_p2_8.pdf

http://faksu.vstu.vinnica.ua/SiteNEV/rus/erectronic_inter/algor/1.htm

http://www.dvoek.net.ua/physics/21.html

Додаток 1

Схема електрична принципова ГПІ

Додаток 2

Схема електрична принципова блоку живлення ГПІ

Додаток 3

Паспорні дані використаних елементів

1. Діод КД106А:

максимальна зворотна напруга U_{зв max} = 100 В;

допустимий випростаний струм І_{доп max} = 300 мА;

максимальна частота f_max = 50 МГц.

3. Стабілітрон Д815Е:

номінальна напруга стабілізації U_ст.ном = 15 В;

номінальний струм стабілізації I_ст.ном = 287,5 мА;

мінімальний струм стабілізації I_{ст міn} = 25 мA;

максимальний струм стабілізації І_{ст max} = 550 мA;

динамічний опір r_д = 2,5 Ом

5. Конденсатор К50 - 35:

номінальна ємність С_ном = 20 мкФ;

номінальна напруга U_ном = 100 В.

6. Резистор СП - 3 - 38:

номінальна потужність Р_ном = 0,125 Вт;

номінальний опір R_ном = 2,2 кОм.

7. Резистор С2 - 33:

номінальна потужність Р_ном = 0,125 Вт;

номінальний опір R_ном = 270 Ом; 2 кОм; 100 кОм.

Размещено на Allbest.ru