Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Временные диаграммы работы ждущего мультивибратора с змиттериой связью приведены на рис. 11.3, б. В исходном состоянии схемы ((э',„= 0) транзистор Т, закрыт, а транзистор Т! открыт и насыщен. Прн подаче на базу транзистора Т, короткого отпирающего импушса запуска 1! в схеме возникает регенеративный процесс, в результате которого схема скачком переходит в квазиустойчивое состояние, во время которого конденсатор С разряжается с постоянной времени т, = (Я, + И) С ж ЕС, а напряжение 1!ы на базе транзистора Т! уменьшается по экспоненте с той же постоянной времени от значения ń— (!э! — (!эг-1къой«!, стРемясь к величине -ń— 1кнД. Условие насыщения транзистора Т, имеет вид Е«2 ~ Е«! Еэ/(э!эм Обычно принимают Ем = (1,3 —:4,0) Е„.
(11.14) Когда напряжение 11еь уменьшаясь, становится равным напряжению Г,! = 1«!Еь в схеме происходит обратный переброс. Конденсатор С заряжается с постоянной времени та —— = Е«эС до значения ń— И,ь и схема возвращается в исходное состояние. Время выдержки (длнтельность выходного импульса) можно рассчитать по формуле 2Е«(~~э! + ~эх) + 1кгс( «!) (11 13) Е« — (1«! + Уквэй В Рис. 1х4 Полагая, что Е ~1ххс(1 Уы < У,р ~Е„, будем иметь 1„= Я С 1п 2 ге 0,7 КС. (11.16) Время восстановления исходного состояния схемы = (3 с 5) КыС. (11.17) Длительность положительного и отрицательного фронтов выходного напряжения У,д определяется регенеративным про- цессом при прямом и обратном перебросах схем и составляет несколько т„.
К недостаткам схемы ждущего мультивибратора с эмиттерной связью следует отнести ненулевой уровень выходного напряжения в исходном состоянии схемы, когда (/„ш м У,ъ На рис. 11.4 приведены схема автоколебательного блокинг-генератора (а) и временные диаграммы напряжений и токов (б), поясняющие работу схемы. К моменту времени б конденсатор С полностью разряжается и напряжение Ск транзистора становится равным нулю.
Транзистор открывается, и его рабочая точка входит в активную область. Возникающие при отпирании транзистора прирашения коглекторных напряжения и тока через трансформатор передаются в базовую обмотку с числом витков вь которая включена таким образом, что возникшие в ней приращения напряжения и тока вызывают еше большее увеличение коллекторного тока транзистора. Процесс развивается лавинообразно до тех пор, пока в момент времени Гз транзистор не войдет в режим насыщения. После момента времени гь когда транзистор находится в режиме насыщения, в блокнш -генераторе происходят следующие процессы: 1) ток базы уменьшается, так как конденсатор заряжается с постоянной времени т, = геС, и вследствие этого снижается степень насыщения транзистора, 2) напряжение Е„ приложенное к обмотке с числом витков в„ вызывает рост тока намагничивания 1к В момент времени гз ток базы умевъшается настолько, что транзистор выходит из режима насыщения и его коллекторный ток начинает уменьшаться.
В это время снова начинает проявляться обратная связь, которая теперь уже будет способствовать запиранию транзистора. Следует заметить, что момент времени гь а следовательно, длительность импульса блокингегенератора определяются как уменьшением базового тока, т. е. постоянной времени г„ так и изменением коллекторного тока по закону, определяемому не только т„ но и постоянной времени трансформаторной цепи ть= Е/ге (гв = гв/л~~, п5 =- вч/в„)'. Если те < т„то ток 1„ возрастает; следовательно, выход транзистора из режима насыщения ускоряетсж Если т„) т„то коллекторный ток сначала уменьшается, достигая своего минимума, а затем возрастает (1Э(.
После запирания транзистора и спада У„до уровня — Е„ в коллекторной цепи действует как бы источник тока 1„ который заряжает эквивалентную емкость Се и соответственно понижает коллекторное напряжение на значение выброса ЛУ„ Эквивалентная емкость Сб состоит из пересчитанных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов: Сб = лбСэ + (1 + лб) С».
(11 18) В схеме возможен колебательный процесс, поэтому для обеспечения апериодического характера изменения напряжения выброса необходимо выполнить условие $%Сб б> 2й . (11.19) ~ гб г,С„ ~( й. (11.20) Во всех практических случаях л„м, получается меньше единицы. Длительности положительного и отрицательного фронтов коллекторного напряжения формируются примерно в одних и тех же условиях и примерно равны друг другу: Гб Гб = 23вб [та 0 + Г6Гйн)+ Снббн (11.21) ГДЕ Лн =и„/бб„— КОЭффИЦИЕНт тРаНСфОРМаЦИИ ЦЕПИ НаГРУЗКИ; дн = К„/л„— сопротивление нагрузки М,н приаеденное к коллекторной обмотке. При выполнении условий 8,= т,/тя> 4, 8„= г,~та>3 и заданной длительности выходного импульса г„индуктивность трансформатора выбирают по формуле гбг„е' ~' нн бн ()Лб.опт (11.22 а) После запирания транзистора конденсатор в базовой цепи РаЗРЯжастСЯ От ЗНаЧЕНИЯ Лб(Ен +И7 ), СТРЕМЯСЬ К ЗНаЧЕНИЮ вЂ” Еб — У„ббй с постоянной времени ЮС.
Однако в момент времени гь когда Уб, станет равным нулю, транзистор откроется и начинается формирование следующего импульса. Для обеспечения ждущего режима блокинг-генератора достаточно поменять полярность источника смешения. При подаче отрицательного запускающего импульса формирование основного импульса здесь происходит так же, как и в авто- колебательном блокинг-генераторе.
Однако при запнравии транзистора конденсатор разряжается до значения Еб — укюК и транзистор остается закрытым. Основные расчетные формулы приводя гся далее. Оптимальное значение лг,, при котором длительность фронта минимальна, При е, ( 0,2, 9» > 2 используют формулу Е; — т,гДСве,~). (11.22 б) Амплитуда обратного выброса коллекторного напряжения ЛУ»„м 0,75Е»г»пес /т (11.23) (112э1 ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 11 1.
Рассчитать схему автоколебательного мультнвибратора, генерирующего прямоугольные импульсы с амплитудой С» „= 10 В, длительностью г„= 100 мкс и частотой Г = = 1,2 кгц. Нагрузка К„с сопротивлением 10 кОм включена между коллекторами транзисторов и «землейв. Диапазон температур окружающей среды 20-60'С. Нсстабнлыюсть рабочей частоты при изменении температуры не должна превышать 12;г' Решение 1. Определяем скважность выходного сигнала: Т 1 Д = — = — = 8. г»»' г» 2.
По формуле (11.7) находим минимальный коэффициент усиления транзистора по току: Р . > 3(Д вЂ” 1) = 21, 3. Полагая ориентировочно, что Е„= 1,2У „, из условия У„а >2Е„(см. временные диаграммы рис. 11.1,б) найдем максимально допустимое коллекторное напряжение закрытого транзистора: У,е, >2(1,2У, )=24 В. где т»»» У/К» — постоянная времени выброса, Длительность выброса г, 2,5т,. Для устранения выброса коллехторную обмотку трансформатора шунтируют диодом. Время между двумя соседними импульсами (время паузы) КС "(Е,+А~ )+Е,+1. К При Ее ~ (кв«К и Ее и' ЬУ получим г,=КС1п 1+ —" Ее / Время восстановления исходного состояния в ждущем блокинг-генераторе при положительном значении Ее г, = (3»э 5) К С. (1126) 4. На основании п. 2 и 3 выбираем транзистор типа МП25Б, имеющий следующие параметры: (1 = 30 —: 80, (1 - „„= = 40 В, 1„= 100 мА, Екю —— 500 мкА при г = +60'С, Д= = 500 кГц.
5. Выбираем ток коллектора насьпцения 1 открытого транзистора. Из условия (11.5) для получения малой длительности отрицательного фронта необходимо уменьшать сопротивление резистора К„а следовательно, увеличивать 1„„. Однако в области больших значений рабочих токов, близких к допустимому для данного типа транзистора, уменьшается коэффициент усиления цо току 11 Поэтому в диапазоне токов 1 (1„для транзистора МП25Б выбираем ток 1, = 30 мА, при котором значегше р максимально. Следует заметить, что задание мощности потребления схемы Ра = Е„!„„накладывает дополнительное ограничение на ток 1 6.
Определяем сопротивление резистора в коллекторной цепи: Е„1,2~У Кц =К~= К„ж " ' — 0,4 кОм. 7. Уточняем напряленне источника питания: К„+ К„ Ех = ~'вьч —" — + 1кюпахйн 14 В. 8. Из формулы (11.6) находим сопротивления резисторов в базовых цепях транзисторов: К~ = Кз = К ( 0евК„. Принимаем К =- 0,8р„ьК„= 9,6 кОм. 9. Оцениваем влияние обратного тока закрытого транзистора при максимальной температуре на рабочую частоту, исходя из условия (11.27) 1кю К/Е ~1. 10. Так как условие (11.27) не выполняется, то емкость конденсатора Сэ определяется из формулы (113). Таким образом, С, ш0,016 мкФ. 11.
Для определения емкости Сз воспользуемся формулой (11.2), что дает Сз = 0,1 мкФ. 12. Проверяем выполнение условия Сн Сз > С„ь Так как С„е = 60 пФ, то условие выполняется. 13, Определяем длительности фронтов ге и г+ ~выходного импульса мультивнбратора с учетом резистора нагрузки: ге ге 2,3сз 86 мкс, КФн Кк + Ки г+е' чЗт,= 1 мкс. 14. Оцениваем нестабильность рабочей частоты при изменении температуры в заданных пределах 20-60'С: Г (60 ОС) — Г (20 'С) Г(60'С) Так как параметры мультнвибратора рассчитывались из условия максимальной температуры 60 С, то частота Г(60'С) = 1,2 кГц соответствует заданной. Значение рабочей частоты при температуре 20'С можно определить из формул (11.3) н (11.4), так как в этом случае выполняется условие Е„ ж Укрой: Г(20'С) = = 1,08 кГзс 1 О,УК(С, + Сх) .
Таким образом, 8 = 10У что не превьппает допустимого значения, определенного условием задачи. 11.2. Как изменится рабочая частота мультнвнбратора (рис. 11.1), если резисторы К, и Кз подключить к источнику напряжения — Ес = Е„(2 (рис. 11.5, а) 2 Определить минимальное значение Ее, при котором мультнвибратор сохраняет работоспособносп. Принять Кз = Кз = К = 10 кОм, С, = Сз = С, Е = — 12 В )3 ь = 50 Решение 1. При подключении резисторов К, н Кз к источнику с ряжением ~ Ес~ с ~ Е„) уменьшается уровень, к которому Ег гл 4в ! "бЩ~ Рис 11.5 стремится псрезарлциться соответствующий конденсатор (рИС.
!1.5,б). В рсэуЛЬтНГЕ дЛИтЕЛЬНОСтИ Оя И О„уВЕЛИЧИВаются: С 1п " ЕО ( ) Ео + 1кяоК~ Е„+ Ео + ткьо(КΠ— К ) Рабочая частота соответственно уменьшается. Если Ео ~ уквоК, то данные формулы приобретают вид Ея ою вК,С,1п 1+ —, Е,! Ею ') 1„,=К,С,) (1+ — '~. Ео/ Таким образом, рабочая частота 1 Ояо + Еоо (11.28) Подставляя значение ~ЕО~ = ~Е„/21 заданное по условию залачьь в формулу (11.28), после преобразований получим Е 1п3 — = — = 1,б.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
