2.2.Моделирование генератора.
Рассмотрим сигнал при расчетных параметрах.
Запуск:
Подключим частотометр:
Подключим измеритель нелинейных искажений:
Заявленная
частота 50 кГц (
достигнута.
Выведем регулировочный резистор в крайнее нижнее положение:
Запуск:
Подключим частотомер:
Подключим измеритель нелинейных искажений
Вывод: При моделировании генератора возникла сложность, так как получилась большая величина нелинейных искажений на высокой частоте, обусловленная недостаточной скоростью нарастания. При низкой частоте появилась необходимость использовать потанциометры для достижения наилучшего результата. Заявленную частоту получили, амплитуда изменяется от 1 до 47,3 В.
Раздел 3
3.1.Расчет источника питания для генератора.
ИП – источник питания
Устройство, предназначенное для преобразования однофазного напряжения 220В с частотой 50 Гц, в постоянное напряжение с заданными параметрами.
Рис.1 Структурная схема источника питания
Структурная
схема ИП рис.1 включает в себя четыре
следующих блоков:
трансформатор понижает напряжение 220В до требуемого значения и обеспечивает гальваническую развязку электронного устройства от сети;
блок вентилей преобразует двухполярное напряжение в пульсирующее однополярное;
сглаживающий фильтр обеспечивает сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения;
стабилизатор предназначен для поддержания постоянного напряжения на нагрузке при изменении напряжения питания и сопротивления нагрузки.
Микросхемы представляют собой двухполярные стабилизаторы напряжения с фиксированным значением выходного напряжения +15 В и максимальным током нагрузки до 100 мА (КР142ЕН15А) и до 200 мА (КР142ЕН15Б). Предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения в пределах ±(8...23)В и имеется встроенная тепловая защита и защита по току. Выполнены по планарно-эпитаксиальной технологии на биполярных транзисторах с изоляцией элементов обратносмещенным р-n переходом и содержат 63 интегральных элемента.
Электрические параметры: Выходное напряжение при Uвх=20 В, Iвых=2 мА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±(14,5…15,5) В Минимальное падение напряжения: КР142ЕН15А при Uвх=Uвых+3 В, Iвых=1 мА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ≤ 3 В КР142ЕН15Б при Uвх=Uвых+3,5 В, Iвых=1 мА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≤ 3,5 В Нестабильность по напряжению при Uвх=±20 В, Iвых=1 мА, Uвх-=±10 В . . . . . . ≤ 0,01 %/В Нестабильность по току при Uвх-=±20 В, Iвых=1 мА, Iвых-=50 мА . . . . . . . . . . . ≤ 4,0 %/А Коэффициент сглаживания пульсаций при f=100 кГц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .≥ 70 дБ Ток потребления на положительном выходе при Uвх=+30 В, Iвых=0 . . . . . . . . .≤ 5 мА Ток потребления на отрицательном выходе при Uвх=-30 В, Iвых=0 . . . . . . . . . .≤ 6 мА Температурный коэффициент напряжения при Uвх=±20 В, Iвых=1 мА . . . . . . . ≤ 0,01 %/°C Температура окружающей среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-10…+70°C
Конденсаторы
С1-С2 , С3-С4 ≥ 0.01мкФ
С5-С6 ≥ 1мкФ
Емкость конденсаторов С1-С2 и С3-С4 выбирается из соотношения:
Определяем суммарный ток схемы генератора и источника питания:
;
где IОУ – ток потребления операционного усилителя,
IСТ – ток потребления стабилизатора напряжения.
Найдем емкость конденсаторов сглаживающего фильтра:
Коэффициент
сглаживания емкостного фильтра
,
где fп – частота пульсаций 100Гц,
Rн – сопротивление нагрузки:
Коэффициент сглаживания пульсаций не менее 700
Отсюда найдем Сф:
Принимаем из стандартного ряда конденсатор
По паспортным данным стабилизатора емкости конденсаторов фильтра должна быть не менее 1мкФ
Исходя из коэффициентов для мостовой схемы выпрямителя
Ток вентилей расчетный:
Ток вентилей прямой:
Ток вентилей прямой берется на 20% больше расчетного, т.к. приходится учитывать броски тока при первоначальном заряде конденсаторов.
Обратное напряжение вентилей:
Диодный мост выбираем по обратному напряжению:
Диод |
Uобр, В |
Iпр, А |
КД521А |
75 |
0.05 |