3.3. Расчет компаратора

Рисунок.6-Схема компаратора.

Подачей управляющего напряжения осуществляется установка порога срабатывания компаратора (Рис.6) (сравнение двух сигналов на входе). Когда на входе большое отрицательное напряжение, то оно действует только на инвертирующий вход ОУ. При снижении отрицательного входного напряжения до уровня 0,6 (В) падение напряжения на выходе ОУ будет положительным.

Когда же входное напряжение U_вх=0, то на инвертирующем входе ОУ действует положительное напряжение, при дальнейшем увеличении на входе положительного напряжения ОУ компаратор переключится.

, (16)

Принимаем значение резисторов R₂=10 кОм, R₃=4,7 кОм.

Напряжение переключения компаратора

В этом случае диод не шунтирует вход ОУ и сигнал полностью поступает на инвертирующий вход ОУ. Принимаем тип операционного усилителя – К140УД1.

Технические характеристики операционного усилителя к140уд1:

1. Входной ток Iвх, мА 400

2. Разность входных токов ΔI, мА ±200

3. Входное сопротивление Rвх, мОм 0,4

4. Напряжение смещения нуля Uсм, В ±9

5. Частота единичного усиления f₁, МГц 0,8

6. Коэффициент усиления по напряжению 3^.10⁴

7. Выходное сопротивление Rвых, Ом 200

8. Максимальный выходной ток, мА 20

9. Максимальное выходное напряжение В 10,5

10. Максимальное дифференциальное входное напряжение, В ±12

11. Напряжение питания Uпит, В ±15

4. Расчет распределителя импульсов

Рис. 6. Схема распределителя импульсов.

Максимальная частота выходного сигнала определяется скоростью переключения триггеров.

R и S служат для асинхронной установки триггера в состояние 0 или 1.

По положительному перепаду входного напряжения на тактовом входе С триггер устанавливается в состояние, соответствующее уровню на информационном входе D.Все последующие изменения сигнала на входе D не изменят состояния триггера.

3.5 Расчет формирователя импульсов

Формирование импульсов будем строить на базе укорачивающей цепочки, которая служит для формирования из импульсов большой длительности импульса малой длительности.

Формирователь импульсов собираем на цифровой интегральной схеме К561ЛА7, состоящий из трех элементов И-НЕ. Формирователь импульсов представляем на рис. 7.

Используемый в структурной схеме системы управления инвертор строим также на элементе И-НЕ.

Техническая характеристика К561ЛА7

Рис. 6. Схема формирователя импульсов.

Для определения значений R₁ и C₁ воспользуемся зависимостью длительности импульсов формирователя импульсов и значений:

; (3.5.1)

Задаемся значением R₁=4.7 кОм МЛТ – 0,5.

Из выражения находим значение С₁:

(3.5.2)

Принимаем С₁=8,9 нФ КЛС.

Так как необходимо управлять двумя тиристорами по разным каналам, что мы будем использовать два аналогичных формирователя импульсов. Их отличие отличается в том, что в один из каналов нам необходимо установить инвертор, для того чтобы по переднему фронту сигнала подаваемого с компаратора ДА управлять одним тиристором, а по заднему фронту управлять другим тиристором.

Еще одно отличие состоит в том, что мы имеем различное время импульсов, t_и1=15•10^-6с, t_и2=25•10^-6с, в связи с этим нам необходимо брать разное время цепочки.

Принимаем значение R'₁=4,7 кОм МЛТ – 0,5

(3.5.3)

Принимаем =14.9 нФ (КЛС)

4 Моделирование компаратора

Один из составляющих схемы управления – компаратор – смоделирован в Electronic workbench Multisim. Это программное обеспечение, которое позволяет моделировать электрические и электронные схемы. Конкретно был использован Multisim 8 SP1 :

- Симуляции выполняемые вплоть до 67%

быстрее по отношению к предыдущим версиям

- отличная поддержка

- Контекст устанавливающий для Электрической Проверки

Правил

- Продвинутый поиск через многоразовые страницы

- Новый симулирующий Tektronix Oscilloscope

- Зонды измерения аннотируют длину окружности с динамическими

значениями

- Профили симуляции позволяют сохранить и использовать многократно

установки симуляции

- Печать или экспорт от Просмотра Электронной Таблицы

Для моделирования данного устройства необходимо выбрать из панели компонентов нужные элементы. С помощью панели Passive выбираем пять резисторов, два диода, источник питания и заземление.

С помощью панели Active выбираем компаратор. Из панели инструментов выбираем осциллограф, подключаем к выходу схемы. Функциональный генератор в схеме служит для подачи пилообразного напряжения на компаратор. Соединение элементов между собой производим с помощью мыши.

Для задания требуемых параметров элементов делаем двойной клик на этом элементе, и в соответствующем поле указываем нужное значение.

Для анализа работы схемы необходимо после подключения прибора необходимо нажать кнопку в правом верхнем углу программы.

Исследуемая модель и форма сигналов, полученных по ней, даны ниже.