Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 42
Текст из файла (страница 42)
За время положительного полупериода сннусонпального входного сигнала трипера Шмитта должен сформировать один импульс на выхоче, т. е. сработать и вернуться в исходное состояние. Следовательно, Т/2 = (1.2+ 1,6) г,, откуда можно определить частоту входного сигнала: 1 я 2 —:26 Т (1,2+ 1,6) г,,„ Принимаем сэ = 2,5/1 = 25 к!'ц. 2. Зададим значения напряжений срабатывания и отпускаиия триггера Е„= 2 В, Е,2 = 1 В.
Полагая (I„лы Е„, Е„ь из решения системы уравнений Е,.г = П„яп с221 ге (г' ьэ21, Гт 1 ГТ Егз = Ь2ы Гйл Ск ~ 2 — (21 + 2*. »)~ - Г2ыеэ ~ — (21 + 2эы) где 21 — момент срабатывания триггера, найдем, что амплитуда входного сигнала, необходимая для получения заданной длитель- ности выходного импульса, Ег! + Ек2 Е,к + Е 2 сз(я/2 — г, ) и 11 — (0,75 — 0,55)) Получим (/ = 5 В. 3. Определяем напряжение источника питания из соотноше- ния Е, =(1,1 —: 1,2)((г'кы„+ Е,э). Принимаем Е„= 12,4 В. 4. Выбираем транзистор типа МП111, удовлетворяющий требованиям належности ((7„1 „,„= 20 В > Е„) и полярности выходного сигнала 5. Определяем сопротивление резистора К; учитывая следующее: а) коллекторный ток насыщенного транзистора Тх не должен превышать значение допустимого тока для данного типа транзистора ! < Х„„к.
Следовательно, Ек — Е„ Кызы " ' =100 Ом; 1кэкк б) для исключения влияния обратного тока транзистора Тз при его запирании необходимо, чтобы Ек — Е„ К„.2 ~ — -" — — '= 30 кОм; 1кко в) для исключения влияния емкости коллекторного перехода при переключении транзистора необходимо, стобы К„< — = 2,8 кОм.
1,2 2к/кСк Учитывая вышеприведенные неравенсгва, принимаем Кк, = = 2,5 кОм. 6. Так как 1кю „К, к Е ь можно принять Ег, ке (/э2. Тогда сопротивление резистора К„в эмиттерной цепи транзисторов определим из соотношения (10.1)1 Кэ = Ег1К12/Р/кык = 500 О11. 7. Поскольку выполняется неравенство К, « (3, ьК,(0,5 кОм «5 кОм), принимаем Кк, = 2Ккз = 5 кОм.
8. Из формулы (10.2) определяем 2 г2 04 К1 + К2 Ег2Ккг К, 9. Из условия насыщения транзистора Т, без учета тока смещения П,2/К2 и обратного теплового тока Укжк « 0 и/Ккь получим К, < К ьКк2 — К,1. Принимаем К, = 0,8 ((32„ьК„.2— — Кк,) = 15 кОм. Мк 0,4К, 10. Тогда К2 = ' = — ' — '= 10 кОм. 1 — ). 0,6 11. Опрелеляем емкость конденсаторов из условия гэ,„„~~ Зт„= З (К, )К,) С. В этом случае влияние динамического смешения можно не учитывать. Итак, (К1 к( К2) 12. Принимаем длительность фронта равной 0,8т„т.е. ге =0,8т„= 2,4 мкс. Длительность спада определим по фор- муле (10.8): 2к = 8,2 мкс.
инк Ег2 ибм! ипорм1. Решение Учитывая, что ибм! 1 эг + ибэ1 + ибкм!з Ек — и „1Е Е,г + Е, будем иметь Учитывая, что 162 1бм2 Ф!2 + 1) 1бм2 Ек ибк 1 1бэ2 11з2 16м2 = Ебг Е и г иэг 1к2 = Е„г (10.9) Поскольку Ег! = икнм1 + ипор1+ изг Решение 10.12. Рассчитать навесные элементы схемы триггера Шмитта, выполненной на интегральных расширителях К155ЛП1 (рис. 10.13) и предиазначениой лля работы в качестве порогового устройства с напряжениями срабатывания и отпускания соответственно Е„= 1,6 В, Е„= 1,2 В. Напряжение источника питания Е„= 5 В.
Напряжения на прямосмещенном эмиттерном и коллекгорном переходах считать одинаковыми: иб, = иб„= 0,7 В. Напряжение коллектор — эмиттер насыщенного транзистора и = 0,2 В. Пороговое напряжение отпирания эмиттерного перехода закрытого транзистора и = 0,6 В. Нормальный и инверсный коэффициенты усиления транзистора по току () = 60, (1! = 0,02. Сопротивление резисторов Ебг = = Ебг — — 4 кОм Обратными токами транзистора можно пренебречь. В исходном состоЯнии, когда и„„< Егь тРанзистоР тм! открыт и насыщен, транзистор Т, закрыл, транзистор Тмг работает в активном инверсном режиме, а транзисг.ор Т, — в режиме насьпцения. Условие насыщения транзистора Т, 16202 ~~ 1«в условие насыщения транзистора Т, можно записать так: Ек — ибк — иб,г — и,г Ек — и««2 — и,г напряжение иэг = Е,! + и „, — и, = 12 В, Из выражения (И(9) после преобразований найдем сопротивление резистора Е„г.' я ) ( к «н э2) 62 >01 КОМ Е; — им — изг — ибп Принимаем Е,с = 0,36 кОм.
Определим сопротивление Ем записав выражение и = 1 Я 1 Ек икзн2 1 э2 з2 з2 эв э2 = Е«2 Выполнив несложные преобразования, получим к кн2 э2 После переключения схемы при им = Ег, транзистор Тм, работает в активном инверсном режиме, транзисг.оры Т, и Т„,г— в режиме насыщения, а транзистор Тг закрыт. Для переключения схемы в исходное состояние заданным напряжением Е,„необходимо выполнение условия (Ек — и„,) Е, Егг = + ибя+ иб — и рмр (10.10) «1+ э Из выражения (10.10) найдем сопротивление резистора Е„г: (Ек — и 1) Я, к1 Ег2 ибз! ибн«1 + 1 норм! 10.13.
Определить пороговые напряжения срабатывания и отпускания в схеме триггера Шмитта на операционном усили- теле (см. рис. 10.13). Исходные данные для расчета: Яг = 12 кОм, Е =4ОО Ом, им=1 В. Максиыалгьное выходное напряжение операционного усилителя и „=+10 В. Введя величину у = = 0,03, будем иметь Ег 1+ 2 ик =(и,+ — и )7+ и.оно = ио му+ и,(1 — 7) = 1,27 В, и. = и-,„у+ и (1 - 7) = — о,з + 1(1 — о,о3) = о,7 в. ГЛАВА 11 РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ Для получения импульсов прямоугольной формы широко используются релаксационные генераторы, построенные на основе усилителей с положительной обратной связью.
Релаксационные генераторы, в которых положительная обратная связь создается с помощью КС-цепей„называют мультивибраторами. Если положительная обратная связь создается с помощью импульсного трансформатора, то такие релаксационные генераторы называют блокинг-генераторами. Релаксационные генераторы могут работать в двух режимах: автоколебательном и ждущем. В автоколебательном режиме схема имеет два квазиустойчивых состояния, длительность каждого из которых определяе~ся времязадающей цепью.
В ждущем режиме схема имеет одно устойчивое состояние, в котором может находиться неограниченно долго. Под действием короткого запускающего внешнего импульса схема скачком переходит в квазиустойчивое состояние, а затем самостоятельно возвращается в исходное состояние, формируя импульс заданной длительности. й НкЬ РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ НА ТРАНЗИСТОРАХ Принципиальная схема симметрично~о автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторах приведена на рис. 11.1,ж Работа мультивибратора в течение одного периода колебаний представлена на временных диаграммах рис.
11.1, б. Для наглядности предполагается, что переход схемы из одного состояния в другое осуществляется мгновенно. Из рис. 11.1, б видно, что время нахождения схемы в одном из квазиустойчивых состояний определяется временем разряда соответствующего конденсатора через открытый транзистор и базовый резистор. Основные расчетные формулы см. в (151. Длительность выходного импульса с напряжением (7 = (7,г 2Е + 1кка(Кз К,) Длительность паузы между двумя соседнимн импульсами Г Кзсз!и к к 2Ек + 1кнз(Кз — Ккг) Ек+ 1„„,К, При выполнении условий Ек» 1ккаКз, Е„» 1квайз будем иметь г„ж 0,7 К, С„ (11.3) га ке 0,7 КзСз.
(11.4) Длительность отрицательного фронта выходного импульса при запирании транзистора 7з (11.5) Длительность положительного фронта выходного импульса определяется переходными процессами отпирания транзистора Тз и составляет несколько т„. Обычно принимают ( 153, что Я гс ~ Зт„. Условие насыщения открытого транзистора К ~(1„,;„К (11.6) Обычно принимают К = 0,8()„ыК„. Максимальная скважность последовательности выходных импульсов (!1.7) На рис.
11.2, а представлена схема ждущего мультивибратора с коллекторно-базовыми связями. Транзистор Т, в исходном состоянии закрыт положительным напряжением смешения Е Транзистор Тз открыт и насьпцен. При воздействии короткого запускающего импульса в схеме происходит регенеративный процесс, в результате которого транзистор Т, закрывается, а транзистор Т, входит в режим насыщения.
Такое состояние схемы является квазиустойчивым, так как конденсатор С перезаряжается с постоянной времени т„= КС, стремясь изменить свою полярность на противоположную. При этом положительное напряжение на базе транзистора Тз уменьшается по экспоненте с той же постоянной времени, стремясь к значению — ń— 1ккаК. В момент времени напряжение (!аз достигает нулевого значения, транзистор Т; открывается, вновь возникает регенеративный процесс, в результате которого транзистор 7; закрывается, а Т, входит в режим насыщения.
Конденсатор С заряжается с постоянной времени т, = К„,С, и схема возвращается в исходное состояние. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу ждущего мультивибратора с коллекторно-базовыми связями, представлены на рис. 11.2, б. 1О Заказ зв 53! 273 аУ (11Л3) с агг а ва агг аУ Рис. 11.1 Р с.
айг Обычно принимают Ем — — (1,5 ч 4,0) Е„ь (11.14) г„= ЕС 1п 2 0,7 ЕС. 275 274 10" Расчетные формулы имеются в литературе 115). Время, в течение которого схема находится в квазиустойчивом состоянии (называемое временем выдержки), определяет длительность формируемого выходного импульса г„= ЕС1п (11,8) Ек + 1квсй Если выполняется условие Е„» 1кввй, то формулу (11.8) можно записать так: Время восстановления исходного состояния определяется зарядом конденсатора С: — (3 —:5) ЯпС. (11.10) Длительность отрицательного фронта выходного импульса гез определяется зарядом конденсатора' С после задирания транзистора Тг. гег в 2,3 (Ягг ) Яг) С, (11Л1) Длительность положительного фронта ге+в определяется регенеративным процессом отпирания транзистора Т,: г~ геЗт (11Л2) Для надежного запирания транзистора Т, при максимальной температуре окружающей среды сопротивление резистора Ез выбирают из условия Есм с 1квввагйг Недостатком схемы ждущего мультивибратора с коллекторно-базовыми связями является влияние сопротивления нагрузки на процессы переключения схемы и болыпая длительность фронта гег коллекторного напряжения 1У,г при запирании транзистора Тг, которая определяется зарядом конденсатора С' (рис.
11.2,6). Эти недостатки отсутствуют в схеме ждущего мультивибратора с эмнттерной связью (рис. 11.3,а). Временные диаграммы работы ждущего мультивибратора с эмиттерной связью приведены на рис. 11.3, б. В исходном состоянии схемы ((У = О) транзистор Т, закрыт, а транзистор Т, открыт и насыщен. При подаче на базу транзистора Т, короткого отпирающего импульса запуска (У„в схеме возникает регенеративный процесс, в результате которого схема скачком переходит в квазиустойчивое состояние, во время которого конденсатор С разряжается с постоянной времени т = (Е, + Е) С ж ЯС, а напряжение УУаг на базе транзистора Тг уменьшается по экспоненте с той же постоянной времени от значения ń— (Ум — (У,г — 1„юй„ь стремясь к величине — ń— 1кясй.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
