1.Расчёт мультивибратора.
Расчет номиналов элементов схемы несимметричного мультивибратора на оу.
Рис. Принципиальная схема несимметричного мультивибратора на операционном усилителе.
Исходные данные:
Напряжение питания
ОУ:
Um ≡ ±15 В – амплитуды выходного генерируемого напряжения,
Т = 50 с – период генерируемого напряжения,
Т1 – длительность положительного импульсного напряжения,
T2 = T-T1 – длительность отрицательного импульсного напряжения,
tv ≤ 0.01*T1(T2) – длительности фронтов нарастания и спада выходного напряжения, определяемых по минимальной длительности генерируемых импульсов (Т1 при T1<T2 или Т2 при T2<T1).
Выберем марку ОУ
по максимальной скорости
изменения выходного напряжения из
условия:
Выберем ОУ марки
LF411 (
).
Положительная
амплитуда выходного
импульса:
Отрицательная
амплитуда выходного
импульса:
Длительности
фронта нарастания
и спада
:
Рассчитаем номиналы
цепи положительной обратной связи (
и
):
Зададимся коэффициент
передачи k
цепи положительной обратной связи:
Зададим ток в цепи
положительной обратной связи:
По заданным
величинам k
и
вычислим сопротивления резисторов:
Выбранный коэффициент передачи цепи положительной обратной связи k определит отрицательную и положительную амплитуду напряжения на неинвертируемом входе ОУ:
Рассчитаем номиналы
цепи отрицательной обратной связи (
):
Зададим ток
в цепи отрицательной обратной связи:
Вычислим сопротивление
резистора
(в нашем случае
):
В этом случае:
По заданной
длительности
выходного импульса вычислим емкость
конденсатора С:
Марку диодов D1 и D2, исполняющих роль ключей, выбереv из библиотеке МС9, руководствуйясь правилом, чтобы его максимальный ток диода не превышал (10 -100)*Ioos, а время переноса заряда (параметр ТТ) было бы меньше задаваемой длительности фронта tv.
Выберем диод 1N626
Рис. Осциллограммы напряжений на входе и выходе ОУ несимметричного мультивибратора.
Расчёт генератора пилообразного напряжения
Принципиальная схема генератора пилообразного напряжения.
Принцип работы генератора пилообразного напряжения основан на создании генератором стабильного тока постоянного значения тока коллектора транзистора Q0. Для создания необходимого уровня напряжения в точке exit используется маломощный транзистор Q1, работающий в режиме ключа. Необходимо также отметить, что транзистор Q1 следует использовать в инверсном режиме для обеспечения необходимой точности минимального напряжения, подаваемого на преобразователь напряжение-частота.
Расчёт ГСТ
Для преобразователя напряжение-частота, расчёт которого будет приведен далее, необходимо получить определенный уровень напряжения. Поскольку диапазон сканирования частоты прибора от 100-5000 Гц необходимо задать уровни напряжения, подаваемые на преобразователь напряжения-частота.
Пусть максимальное напряжение на конденсаторе С2 и последовательном резисторе R9 будет равно напряжению Um. Это напряжение мы определяем исходя из условия, что частота сигнала должна изменяться прямо пропорционально напряжению. По условию Fmax=100 Гц и Fmin=5 кГц.
Значит, напряжение должно изменяться в 50 раз.
Пусть Umax=10 B и Umin=0.2B.
tзад=T2=14 c.
Найдем С1
Так как ток постоянен
Зададим Iзар порядка 10 мкА , тогда получим С=14 мкФ.
Для создания минимального уровня напряжения, подаваемого на преобразователь напряжение-частота., необходимо задать сопротивление
R1=10 кОм,
Для получения зарядового тока в 10мкА с помощью ГСТ необходимо определить номиналы сопротивлений R2,R3,R4.
Выберем ток делителя Iд=10 мкА.
Для обеспечения уровня напряжения в 10В необходимо, чтобы соблюдалось
Um=Eп-Iгст*R2-Uкэ
R2=(15В-10В-0.8В)/10мкА=420кОм
Расчет сопротивлений делителя.
Так как ток делителя Iд = 10 мкА, то
R3=(15В-10В)/10мкА=500кОм
R4=10В / 10 мкА = 1 МОМ
Для стабильной работы ГСТ никаких особых требований к выбору транзистора не предъявляют, поэтому выберем марку КТ361
Ключевой транзистор построим на базе транзистора КТ315А. Для ограничения базового тока поставим резистор R8=15кОм, а для предотвращения пробоя включается фиксирующий диод Д102. Из моделирования получим максимальный ток коллектора на разрядке 2мА, что намного меньше паспортного предельно допустимого, 100мА.