2.2. Выбор транзисторов и расчет параметров элементов предоконечного каскада.

Предоконечный каскад представляет собой каскад с нагрузкой, включенной в коллекторную и эмиттерную цепи. В коллекторную цепь включены параллельно соединенные R3 и входное сопротивление транзистора VT3 . В эмиттерную цепь включен резистор R4.

При запирающем транзистор VT1 сигнале “-10В” делитель R1, R2 должен фиксировать потенциал базы транзистора VT1 на уровне “-5В” (U_БЭ В). С учетом допустимой нагрузки на выход ОУ, которая должны быть больше 2 кОм, имеем:

R1 + R2 2 кОм.

Ток делителя напряжения:

,

здесь

,

U_D1 = 0.7В - напряжение на диоде VD1.

Таким образом,

= 4.65 мА,

а = 0.929 кОм.

Принимаем типовой номинал R2 = 910 Ом, тогда R1 = 2  0.91 = 1.1 кОм. Типовой номинал R1 = 1.1 кОм.

Для транзистора VT1 открывающим сигналом является напряжение “+10В”, которое через резистор R1 поступает на его вход. Резистор R2 не шунтирует этот сигнал, т.к. диод VD1 заперт. На эмиттерном резисторе R4 от входного сигнала образуется напряжение:

U_{БЭ VT1} = 10 0.7 = 9.3 В,

где U_ВХ = 10 В, I_R4 = I_{К VT1,2} = мА,

U_БЭ = 0.7 В;

откуда

кОм.

Принимаем типовое значение R4 = Ом.

Таким образом, при открытом транзисторе VT1 напряжение между его коллектором и эмиттером будет равно:

U_{КЭ VT1} = E_П - U_R4 - U_R3 = В,

т.е. транзистор VT1 не насыщен.

При этом, на транзисторе рассеивается мощность:

P_{К VT1} = U_{КЭ VT1}_{К VT1} = Вт.

Как следует из расчетов по формуле (2) мощностью, рассеиваемой при переключении, можно пренебречь. С учетом сделанных расчетов, транзисторы предоконечных каскадов выбираем исходя из следующих значений параметров:

I_КМ мА,

U_{КЭ М}  В,

P_К  Вт.

Указанному набору параметров удовлетворяют комплементарные транзисторы КТ503В (VT1), КТ502В (VT2).

Их технические характеристики:

I_КМ = 150 мА,

U_{КЭ М} = 40 В,

P_КМ = 0.35 Вт при t = +50C,

_VT1 = 40 

Входное сопротивление каскада определяется из соотношения:

R_{ВХ VT1} = R1 + R4_{VT1 min} = 1.1 = кОм,

что значительно больше требуемого для ОУ (2 кОм).

2.3. Шим преобразователь

В качестве компараторов ШИМ выбираем ОУ типа К544УД2А. Использование в качестве компараторов ОУ обусловлено необходимостью получения симметричного по нагрузочной способности относительно “общего” провода сигнала для управления выходным полумостом.

Кроме того, эти ОУ обеспечивают высокое быстродействие в режиме переключения (U_ВЫХ = 20 В/мкс).

Технические характеристики ОУ К544УД2А:

U_П = В (напряжение питания),

U_ВХ.СФ = 10 В (входное синфазное напряжение),

U_ВХ.ДИФ = 10 В (входное дифференциальное напряжение),

R_Н  2 кОм (сопротивление нагрузки),

K_У = 20000 (коэффициент усиления),

f = 15 МГц,

V_ВЫХ = 20 В/мкс,

R_ВХ = 10⁹ Ом,

U_СМ = 30 мВ,

U_СМ = 50 мкВ/^oC,

I_ВХ = 0.1 нА,

I_ВХ = 0.1 нА.

  I_ВХ = 0.01 нА/^oC

Сигнал с выхода ОУ DA6 подаётся на неинвертирующие входы компараторов ОУ DA4 и DA5 , сигнал пилообразного напряжения – на их инвертирующие входы. Алгебраическая сумма этих сигналов определяет моменты переключения компараторов. Величина резисторов связи R7R10 определяется нагрузочной способностью усилителя напряжения ОУ DA6 и развязывающих усилителей блока управления DA3, поэтому R7R10 должны иметь величину  кОм. Значения R7 R10 принимаем равными 10 кОм.

Напряжение смещения на входе компараторов в заданном температурном диапазоне (до +50 ^oC), с учетом того, что в ОУ не производится балансировки , но отрегулированно равенство входных токов, определится по формуле:

U_{СМ К} = (U_СМ +  U_СМt) + (  I_ВХ +   I_ВХ t) R, где t = T_ОКР - T_Н = 50^o - 25^o = 25^o,

R – входное сопротивление R7 R10

Подставляя численные значения, получаем:

U_{СМ К} = (30  10 ^-3 + 50  10 ^-6  25) + (0.1  10 ^-9 + 0.01  10 ^-9  25)  10  10 ³ = 32 мВ.

Это напряжение увеличит дополнительно сдвиг, вносимый ОУ DA6.