Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 48
Текст из файла (страница 48)
— = — + К! СО Квхоу Значение минимального коэффициента нелинейности определяется разбросом номиналов резисторов Кх, К, и входного сопРотивленим Квхоу. Схема на рис. 12.5,0 имеет высокую нагрузочную способность, так как сопротивление К „оу мало. С помощью источника напряжения смещения Ее в этой схеме можно изменять начальный уровень выходного напряжения: (1„„„хы„ж — ЕОКз/К х- (12.27) Амплитуду выходного напряжения (/„можно определить из формулы (12.23).
ВРемЯ обРатного хода г,г = 10 — Гх в схеме Рис. 12.5,0 110 307 а рв» определяется, так же как и в схеме рис. 12.4,а, разрядом конденсатора С через открытый транзистор, находящийся в активном режиме (рис. 12.5, б): «ООР «и/ В момент времени «з диод открывается и ко«шенсатор Со подзаряжается с постоянной времени т, = Со(К»+ К,„) ЖС»К», (12.29) где Ки — сопротивление нагрузки закрытого оконечного каскада операционного усилителя. Время восстановления исходного состояния схемы, согласно 1153, Л(/ 12.30 Л«/ (ń— Рви, и) ' где Ь(/ = «»Е, (1 + 1/(5 — 1)3/(Сой„). (! 2.31) В настоящее время широко используются генераторы линейно изменяющегося напряжения с отрицательной обратной связью, выполненные на операционных усилителях.
На рис. 12.6,а представлена схема автоколебательного генератора пилообразного напряжения, в которой отрицательная обратная связь в операционном усилителе ОУ, осуществляется с помощью интегрирующего конденсатора С. Прн этом входная емкость ОУ« увеличивается в 1 + Кор раз. Временные диаграммы работы схемы представлены на рис. 12.6, б. Операционный усилитель ОУ«работает как компаратор напряжения, срабатывающий в тот момент времени, когда напряжение на его неннвертирующем входе (/з переходит через нуль. Напряжение 1/ы в свою очередь, зависит от напряжения на выходе схемы Ег,„„. При напряжении 1«, „, = Е,'„выходное напряжение (/, изменяется почти по линейному закону (/вгии («) ЛигрКот (1 — е -'~'ви») — Е~р —.
(12,32) рт В выражении (12З2) т,,„и = КС, = КС(1 + Кор) ре «Кок, так как диод Д закрыт. В момент времени «, напряжен««е 1«, достигает значения й/ о = — Е+ «и«/т, (12.33) при котором 1/з становится равным нулю, т. е. 1/з = — ! 1/~~о(+(ЕА~+ ! П»~о!)у =0 (1234) гДе Т = Кв/(Кз + КО).
Напряжение 1/,и»,(««) компаратора скачком изменяется от значения Е+ до Е,г, и после момента времени «, напряжение 1/,и, изменяется почти по линейному закону от У,, о до 1/+„„«и Амплитула выходного напряжения схемы ! (/„ ! = ! П- „о ! + «/;.„ = (Е.' + ! 1/;„„, !) «»з/т', где т' = (К, !( Кз) С, так как диод открыт. Из этого выражения следует, что ! 1/„! т' (12.3э« Прн достижении напряжением 1/, уровня (/,+ о будем иметь (/з = ('в+,ио — (! Е»гр ! + 1«в~ив) У = б. (1 2.36) Компаратор ОУ«срабатывает, его выходное напряжение в момент времени «з изменяется скачком от значения Е до Ев ОГР ОГР а выхопное напряжение схемы после момента времени «з линейно падает от значения (/' „о до (/, о.
Амплитуда выходного напряжения схемы определяется выражением (и„(=(/,+ о+((/-„,(=((Е.-„(+(/.+,)«„/т, откуда «из = «рве = 1/»гт/(! Е .р ! + 1/в+, о). (12.37) ИОГР ««РВГГР Рис. «Хо (12.38) Ев = (7»/К» = 15 В. (7»ввгг о = 1 Е„р 1 —, Еб 3 (12.39) Из выражений (12.34) и (12.3б) найдем, что Е 1 (гв»го( Е»гр Ез а следовательно, амплитуда выходного сигнала и„=(и- „о(+ (/' о = (Е„+, + (Е.-„1) К,/Кз. Определяем напряжение питания, обеспечивающее заданные значения (/» и К„: Проверяем выполнение условия Е„< (У„»в„,. Находим номинал резистора в коллекторной цепи: Е„= Е„/ //„ж = 54 кОм. Принимаем Е„= 51 кОм.
В соответствии с формулой (12.12) степень насыщения транзистора для обеспечения заданных величин з„н г»бр должна быть равной бр,б — — 2ту = 2йзС Еб Ез+ Ев (1241) Еб (Е 11Ез)С— Е +Е (12.42) П Р И »И ЕРЪ1 И ЗАДАЧИ 12Л. Выбрать схему н рассчитать элементы генератора линейно возрастбгощего напряжения, обеспечивающего при отклюгк.иной негр)оке следующие характеристики выходного сигнала: К» =!О, г,б = 5 мс, (/» = 1,5 В. Время нарасбания линейного напряжения долткно опрелеляться длительностью прямоугольного импульса 1» = 10 м/с, поданного иа вхо г генератора. Амплитуда сигнала н внутршзнее сопротивление источника соответственно равны Ег = — 5 В, Ег = 1 кОм.
Температура окружшощей среды 20 — бО »С. Решение Носко. гьку заданный коэффициент нелинейности превышает 5'г, можно воспользоваться схемой генератора, изображенной нч рис. 12.2,а. Для обеспечения минимального коэффипиелта нелинейности трэнзнсторы, используемые в таком генераторе, должны иметь большое допустимое напряженно коллектор — база Огг э,» н работать при малых токах. Вы5праем транзистор тина МП111, для которого П„» = 20 В. Транзистор может работать без сущесгвенного снижения козффишгента усиления прн токах Х„„„.„= 1О, акко,„= 300 мкА, 310 При Е~р »в в Е р —— Е р получим 1(/,, о(= (/+ ь У» = 2Е, Кв/Ез. (! 2.40) Подставляя величину (/„из выражений (12.40) в (12.35) н (12.37), определяем длительности: б=з/зб +1=3. Так как Е„ Я = 1) — ", Еб' то отсюла Еб = РЕ»/Я = 170 кОм, Средняя мощность Р„, рассеиваемая на транзисторе, не должна превышать допустимого для данного типа транзистора значения Рб„„= 150 мВт.
В данном случае В / Е, Е»Ъ г г + Ев»э Еб 1»+ 1»бр Согласно формуле (12.10), определяем емкость конденсатора, обеспечивающую заданный коэффициент нелинейности: С= " =0,02 мкФ. ~в» Разделительный конденсатор Ср должен успевать разряжаться к приходу следующего входного импульса. Следовательно, для обеспечения минимального периода следования входных импульсов Т= 1» + Г»бр необходимо, чтобы с,в — ~ — — -г в. 3(Е»+ Я,) С другой стороны, за время действия входного импульса напряжение на базе транзистора, которое вследствие заряда Ср с постоянной времени т.ср = (Е, + Еб) Ср Ег+ Е стремится увеличиться от значения — Е; = — Е, + ' Яг г Ег+ Еб до значениЯ Е + гкбойб должно остатьсЯ отРицательным во избежание преждевременного отпирания транзистора Для этого 311 необходимо выполнить условие Ео + 1кббКб + Е~ р„с т„р1п Ео + !кббйб ()порт откуда.
пола~ая, что Е„~ 1квбйь Г„ор, = 0,7 В, находим -0,3 мкФ. Г ) р 1"о + Ео (К, + Кб) !и — — ' — — ' Ео (' оорл Принимаем С„= 0,5 мкФ. 12.2. Как изменятся амплитуда выхочного напряжения и коэффициент нелинейности генератора пилообразного напряжения, выполненного по схеме рис. 12.2, а, при подключении резистивно-емкостной нагрузки К„и С,7 Решение 1с(гр) = Е„)К, а затем спадает по мере заряда конденсатора Сх с постоянной времени т, = (К„)! К„) (С„+ С), достигая в момент' времени гз значения 1с(тз) = (Ео)К) е 'од.
Таким образом, коэффициент нелинейности К„=! — е '". (12.43) За время действия входного импульса напряжение на выходе возрастает с постоянной времени т, от нуля до максимального значения, т. е. Е„К„ 11 (р ) = 11„= — "-" — (! — е ' ). (12.44) ооо и м К + К После несложных преобразований получаем К С'„К„+ К.
Ео Из формул (12.44) и (12.45) следует, что при подключении резистивно-емкостной нагрузки амплитуда выходного напря- (! 2.45) 3!2 С учетом нагрузки ток через эквивалентный коиденсатор Ст = С„+ С в момент времени г, скачком возрастает до зна- чения жения уменьшается, а коэффициент нелинейности возрастает, т. е, параметры схемы ухудшаются. 12.3. Выбрать схему и рассчитать элементы генератора линейно делающего напряжения !см. рис. 12.3), обеспечивающего при отключенной нагрузке следующие характеристики выходного сигнала: 11„= 5 В, Е„= б В, г„= 10 мс, г,бр — — 1 мс, 1 оо Амплитуда напряжения и внутреннсе сопротивление источника сигнала соответственно равны Е, =- 8 В, Кр = 1 кОм.
Решение Выбор тина транзисторов в данной схеме не вызывает особых затруднений. Обычно используют однотипные (для компенсации влияния обратных токов) маломощные высокочастотные транзисторы, удовлетворяющие следуилцим услоГвб ибо Д г1с(0) Е ггбодоо > Ео Выбираем транзистор типа КТ325А с параметрами: В = = 20 ".60, 1„, = 30 мА, У„ао =!5 В, г)б =4 В Р„„(бО'С) = 225 мВт, 1кбб(бО С) = 05 мкА, По выхолным характеристикам данного транзистора, включенного по схеме ОБ, находим, что г„ = 1 МОм.
Из формулы (12.!9) определяем емкость конденсатора: С = = г„)(г,К„) = 10 мкФ. Из формулы (12.18) находим ток змиттера 1кь необходимый для обеспечения заданного значения 11„р 1п = Ео/Ко = Ю,„С)(аз!о) = 5 мА с 1„„~. Зазавая напряжение смещения Ео = 1 В, будем иметь К, = =2 кОм. Из формулы (1220) определяем сопротивление резистора: (Зоь5)С 5С В соответствии с формулой (12.13) сопротивление резистора Кб равно Кб = К !зи/5= 2 кОм.
Мощность. рассеиваемая на коллекторе транзистора 7ь не должна превышать допустимое значение Р.„т. е. Р, рер " - — "' =15 мВтс225 мВт. + Гоб 2 Определим емкость С, из следующих соображений. При запиранни транзистора Т, помимо разряда С происходит заряд конденсатоРа Ср с постоЯнной вРемени тс = Ср(Кг+ Кб) ТРан- 313 зистор Тг откроется в момент времени, когда напряжение Пе сравняется с напряжением Хl, = Сс(г). При Е, ) Уг(0) = Е'„ для обеспечения условия и (г„) < 0 необходимо, чтобы при Е„~ 1мрйа выполнялось неравенство г ~ тс, 1и [(Е;, + Е'„)/У„), откуда (К, + К~) 1п [(Ен + Е'„)/П„~ ™Ф' Принимаем С = 3,5 мкФ. 12.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
