Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Как изменятся выходные характеристики генератора динейно изменяющегося напряжения (сьс рис. 12.3,а), рассчитанного по условию предыдущей задачи, при подключении резистивно-емкостной нагрузки К, = 100 кОм и С„= 0,5 мкФ? Решение Резистор нагрузки Ни подключается параллельно выход- НОМУ СОПрОтИВЛЕНИЮ К, Га траНЗИСтсра Т,, а КОНдсиеатОр Си— параллельно интегрирующему конденсатору С. Следовательно, коэффициент нелинейности 1и С+ С„~.„К„! Амплитуда выходного сигнала уменьшается: пэЕ„ри И,(С+ С„) Время обратного хода увеличивается: г,гр 5(Ии) Ви)(С+ С„) ж 1,5 мс. Такпм образом, при подключении нагрузки выходные характеристики схемы с токостабилизпрующим элементом, представленной на рис.
12.3, о, существенно ухудшаются. Это главный недостаток такой схемы. 12.5. Выбрать схему и рассчитать элементы ждущего генератора линейно изменяющегося напряжения пря подключенной нагрузке Ки = 10 кОм, обеспечивающего следующие харак- 314 тернстики выходного сигнала: 1/ =6 В, г = 100 мкс, г = 50 мкс, К„= 2%, Кг = 60%.
Температура окружающей среды не выше 40 'С. Задержкой выходного сигнала можно пренебречь. Решение При малом сопротивлении нагрузки и небольшом коэффициенте нелинейности целесообразно выбрать схему генератора, изображенную на рис. 12.4. Так как коэффициент использования напряжения питания Ке по условию не должен быть меньше 60%, то напряжение питания (эч. 100 Е„= — — "= 10 В. Кк Выбираем в качестве Тэ и Т, транзисторы типа МП41 с параметром П„р „„= 20 В > Е„. Выбираем диод типа Д9В, уловлетворяюший условию Сх,вр —— 20 В > У,, Из формулы (12.!2) определяем степень насыщения транзистора Т,: = — + 1 = 3. гг, Средняя мощносэзч рассеиваемая на коллекторе транзистора Т, во время обратного хода, не должна превышать допустимого для даниого тина значения. Для этого необходимо, чтобы илй Ум~~ ~~ Р~ «Е-11ири 2 (ги + 1 - ) 2Л (Ри + г -р) откэдс можно найти сопротивление К: Р,..и.Я,(Гиг,бр (Г'.46) 2Ри.и.и(ри + г., ) Прщпгмаем В = 30 кОм.
Пз формулы (1'.13) определяем номинал ре;исгора К,: А„= $Т0?Риии = 3 КОМ. ч кториын тоь нэ, ыщсння 1 должен соответствовать номинальным значения к пото тока данного типа транзистора, т, е. необходма о, чэобы )ими ~ )и! ~ )и.. иии . По формулс (12.23) определяем емкость конденсатора, при которсэ обсспещвается заданное напряжение Си: Е„р„ С ж — "" = 0,05 мкФ. К„У 515 Чтобы исключить влияние конденсатора Сп на коэффициент нелинейности генератора.
следует выполнить условие и„с нк Ки. Ек Со Полагая —" — =0,1 Кп, и„с Ек Со найдем емкость конденсатора Се, необходимую для выполнения этого условия: С = " =15 мкФ. и„С 0,1 ЕкКк Если значение Се получается слишком большим с конструктивной точки зрения. можно увеличить в некоторых пределах сопротивление резистора К, и, следовательно, уменьшить емкость Се.
Определяем минимальное входное сопротивление эмиттерного повторителя, необходимое для обеспечения заданного значения К,. Полагая Кп пи 1, будем иметь К . = —" —" — Кк= 90 кОм. (ы Кк вкппкп Е К к к п Из фо мулы (12.24) определим эквивалентное сопротивление, соответствующее минимальному вхолному сопротивлению з ор повторителя: р кк ~(К 1К К 1К„= " '" = 3 кО 1+ рг Если полученная расчетная величина К, превышает заданное значение К„, то в качестве Тг используют составной транзистор, увеличивающий общий коэффициент усиления по току = ркрп, тле 1)г, Рг — коэффициенты усиления по току отдельных транзисторов.
Тогда 1+И При заданной нагрузке сопротивление резистора К, должно быть равным К э"в " =4 ком, К К„ ʄ— К Определяем время восстановления напряжения иа конденсаторе Се по формуле (12.2Ц: 316 гкпккк = 13+5) (гл + Квывп) Сп = 5 (гл + г,г) Си = 3 мс. Так как время восстановления получается больше, чем время обратного хола. то период повторения входных импульсов Т= гн + гы„.„. (12.47) Следовательно, при определении сопротивления резистора К в формуле (12.46), где полагалось.
что Т= гк + г„л„, следует подставить выражение 1!2А7). Если транзистор Тг закроется после окончания рабочего хода. то время восстановления может существенно возрасти, так как заряд конденсатора С„будет происходить с постоянной времени тг, = Со (и, + К„). Для обеспечения открытого состояния транзистора Тг следует подволочить источник смещения с напряжением Е, = = игн = 1в„,„К Полагаяв что коэффициент усиления транзистора МП41 существенно не изменится прн токе 1ы„ь = 0,3 мА, получим Е, = 1,5 В. 12.6.
Определить минимальный коэффпцлент нелинейности в схеме рис. 12.5, а, если и„/Е„= 0,5, С/Сп —— Кг/К, = 0,2. Разброс параметров бя резисторов и конденсаторов б„составляет 103'. Входное сопротивчение операционного усилителя считать бесконечно большим, а выхолное сопротивление — бесконечно малым. Решение С учетом разброса параметров элементов, а также при сделанных допущениях (К,„— » со, К -в0) коэффициент нелинейности определяется формулой С (1 26я)Кг ( иы К» = (1 + 26с) — — — — — ~ — '". С. К, 1 Е„".
Минимальный коэффициент нелинейности получим при выполнении условия А = — = — = 0,2. Кг С К, С, Таким обРазом, если 6 = бл = бс = 10п, то и К„=А — н — 46=0,2 0,5 4 0,1=0,4. Ек 12.7. Определить верхний и нижний уровни выходного сигнала в схеме на рис. 12.5, а, если постоянная времени заряда конденсатора тс = КС = 40 мкс. Напряжение смещения на инвер- 317 тирующем входе операшюнного усилителя Ео = 2 В, напряжение питания Ев = 15 В. Коэффициент усиления с обратной связью на базе ОУ К, = 1,2, ллительнасть выходного импульса г, = 1О мкс Решение Нижний уровень выходного напряжения (см.
рис. 2.5, ) 12.5, б! Учитывая, что Е К = 1+ — —; и /Ег = 0,2, г. Я г будем иметь (7 .„= -0,4 В. Амплитуда выходного напряжения (7„= Евг„/тс — 3, =Е / =375 В, верхний уровень выходного напряжения (7 „, — 3, = 3,75 — 0,4 = 3,35 В. 12.8.
Спроектировать автоколебательный генератор линейно падающего напряжения на операционных усилителях типа К544УД1Б (см. рис. 12.6), который должен иметь следующие параметры: ! (7„! = 4 В, г,о = 10 мс, г,о = 1 мс. Решение Учитывая, что для операционного усилителя типа К544УД1Б Е»р= (Е, != Е,= 10 В, выбираем (7»ы»о = ! (/выхо ! = Пвыво = — = 2 Из формулы (12.35), полагая г„г = г,г, —— 1 мс, определим (в, + р (р„( Выбирая величину Я, (Ег )( Кг) нз условия Яв ) )Е к=2 кОм, находим, что Е =5 кОм. Определяем емкость интегрирующего конденсат р: в»в»ау оа: С= = г'/дыв 0,6 мкФ, Из условия получения интервала г,о = г„г — — 10 мс находим постоянную времени: гово(Евгр + (/вы»о) ((7ы! Определяем сопротивление резистора Ег = т/С = 50 кОм.
Находим сопротивление резистора Ег = (1/Е~ — 1/Ег) Р = = 5,3 кОм. Для исключения влияния цепи Ез — Ев на постоянную времени перезаряда конденсатора С выбираем сопротив- 31В ление резистора )гг из условия Аг ~ Ег. Прнниглаем Ег =500 кОм. Из формулы (12.37) или (12.38) определяем сопротивление резистора Еа = Ег(7»ы»о/Е = 500 2/10 = 100 кОм. ГЛАВА 13 СТАБИЛИЗАТОРЫ ИАПРЯ)(»ЕНИЯ 8 13.1.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ При проектировании источников шгтания для радиоэлектронной аппаратуры предъявляются высокие требования к стабильности выходного напряжения. Простейшими стабилизаторами напряжения являются схемы, использующие нелинейные элементы, вольт-ампсрная характеристика которых содержит участок, где напряжение по(ти не зависит от тока. Такую вольт-ампериую характеристику имеет стабилитрон, рабоппащий при обратном напряжении в области пробоя (рис.
13.1, 6). Схема простейшего стабилизатора напряжения, называемого параметрическим, приведена ца рис. 13.1, л. В зтсй схеме стабильность выходного напряжения определяс*.ся в основном параметрамн стабвлитраца. Колебания входного напрягкения или тока нагрузки приводят к измекенвю тока через стибилитрон, однако напряжешге на стабилитроие. подал(ачснпам параллелыю нагрузке, изменяется незначительно.
Действительно, входное напряжение распределяется»гежду балластным резистором Яо и стабилигропом (рнс. !3.1, 6): (13З) где 1(я =. (1»„+ 1„) Ео — падение напряжения на балластном резисторе Яо от протекзнпя токов стибилитрана у» и иш рузпг /„. Так как напряжгяше нз стабнлитроне Св, в соо встсгм и с вальт-амлернай харак(срисп(кой гачтп не зависит ат тока стабплптРона в пределах )чаолка ат Хв„„„да 1„„»вы та пРиращение входного напряжения ЛП„„равна грприщспню (:аиряжения Л(7я на резисторе Е„.
Так как ток нагрузки 1» = (»в/Ев == С„А» остается прп этом иепзменль.м, та =" Л('». = Л1»»Е» (13.2) т. е. при юмененпи входного напряже;шя на значение ЛП„, тох стебилптрона изменяется на значсшге Л(/ы/Ео. З19 я„-ист ш Ряд 13.! А! »Кй, А2»»Кп Ъ Кб бал 1' н 1' ах Кн (13.7) (.х — и„ !н + 2ст.нпп 113.8) А(1„ А!с и„. (13.5) 321 Предположим, что нагрузка измениласзь например уменьшилось сопротивление резистора Кп, что привело к увеличению тока нагрузки. Так как при неизменном входном напряжении должно сохраняться постоянство входного тока ! = 2„+ !а сп = сопз1, то увеличение тока 2н влечет за собой уменьшение на такое же значение тока стабилитрона. Основными параметрами стабилизаторов напряжения являются: коэффициент полезного лействия, равный отношению мощности, выделяемой в нагрузке, к входной мощности, т.
е. ип1„ »1 = — = Рвх !' вл!вх коэффициент стабилизации, определяемый как отношение относительного приращения напряжения на входе стабилизатора АГ,„/()м к относительному приращению напряжения на выходе Ь(У„/(l„при постоянной нагрузке: (13.4) Цвх 1'и )яа-мпн выходное сопротивление, равное отношению приращения напряжения на выходе стабилизатора Ь(1„к приращению тока нагрузки А1„; При питании усилителей выходное сопротивление стабилизатора создает паразитные обратные связи через источник, приводящие к изменению параметров усилителей и даже к самовоэбуждению усилителей. Поэтому выходное сопротивление стабилизатора желательно снижать.
Выходное сопротивление параметрического стабилизатора (рис. 13.1, а) определяется дифференциальным сопротивлением стабилитрона К„на рабочем участке вольт-амперной характеристики: А( т Пст а» 1 става Квн» Км (13.6) А!с» !ст атал !с» пап поскольку выходным напряжением стабилизатора является напряжение на стабилитроне (1,'и = (,т„), а изменение тока в нагрузке равно изменению тока через стабилитрон (А!н сп А! ), Записав !»1'с, = А! Кп и учтя выражение (13.2), найдем в соответствии с формулой (13.4) коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора: Из формулы (13.7) следует, что с ростом сопротивления Кб увеличивается коэффициент стабилизации. Однако прн заданных параметрах (1, (/„, 1„,„„, !и сопротивление Кб однозначно определяется из выражения где 2„= - ' """" — номинальный ток стабнлитрона 2 (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
