4.2 Проектирование генератора опорного напряжения

Принципиальная схема генератора опорного напряжения приведена на рисунок 4.2, в соответствии с этой схемой выберем элементы составляющие ГОН и определим порядок работы схемы.

Рисунок 4.2 Схема принципиальная ГОН

Принцип работы этого генератора опорного напряжения заключается в следующем: на вход операционного усилителя подается ступенчатое напряжение с делителя напряжения R₂-R₄, равное максимальному значению опорного напряжения, операционный усилитель включен по интегрирующей схеме с конденсатором в цепи обратной связи, т.е. по мере зарядки конденсатора напряжение на выходе операционного усилителя линейно возрастает; в момент подачи импульса напряжения синхронизации U_син открывается транзистор VT_I и конденсатор разряжается через переход коллектор-эммитор транзистора, тем самым напряжение на выходе операционного усилителя сбрасывается до нуля, после закрытия транзистора (транзистор закроется после прекращения импульса, т.е. через время равное длительности импульса напряжения синхронизации) напряжение на выходе операционного усилителя снова начинает нарастать, пока на базу транзистора не попадет следующий импульс напряжения синхронизации; далее происходит аналогичный процесс.

В качестве операционного усилителя для унификации схемы выбираем микросхему К140УД1Б, параметры которой приведены в таблице 4.1.

Транзистор n-p-n типа выбираем серии КТ201 [5], он имеет следующие параметры:

• допустимое напряжение коллектора 15 В;

• допустимый ток перехода коллектор-эммитер 20 мА;

- допустимый ток базы 0,5 мА.

Резистор R₁ ограничивает ток базы на допустимом уровне, следовательно, зная максимально возможное напряжение на базе можно определить его сопротивление:

R₁ = U_вх /I _б = 10 / (5·10^-3) = 2 кОм, (4.5)

где U_вх - напряжение на базе транзистора, поскольку выходное напряжение высокого уровня на выходе логических элементов равно 8 В, с запасом принимаем U_вх = 10В;

I _б -входной ток базы транзистора, А.

Резисторы R₂, R₄ представляют собой делитель напряжения, с общей точки этих резисторов снимается максимальное значение опорного напряжения U_{oп max.} Считая максимальное опорное напряжение равным 10 В, т.е. равным напряжению питания схемы, получим, что отношение сопротивлений резисторов R₂ и R₄ равно единице, следовательно эти резисторы имеют равные сопротивления. Принимаем из практического опыта сопротивления резисторов R₂, R₄ равными 10 кОм.

Сопротивление резистора R₅ также равно 10 кОм, исходя из схемы подключения операционного усилителя [4].

Резистор R₃ и конденсатор С₁ образуют времязадающую цепочку, которая определяет время нарастания выходного напряжения операционного усилителя от нуля до максимума, или период опорного напряжения. Поскольку частота опорного напряжения для трехфазного мостового выпрямителя в шесть раз больше, чем частота сетевого напряжения, то период опорного напряжения составит 0,0033 секунды. Задаваясь емкостью конденсатора равной 0,001 мкФ, определим сопротивление резистора R₃:

R₃ =  / С₁ = 0,0033 / (0,001·10 ^-6) = 3,3 МОм, (4.6)

где  - период опорного напряжения, с.

В итоге выбираем:

• в качестве резистора R₁ - резистор С2-ЗЗН-0,125-2 кОм±5% [3];

• в качестве резисторов R₂, R₄, R₅ - резисторы С2-ЗЗН-0,125-10 кОм±5% [3];

• в качестве резистора R₃ - резистор С2-ЗЗН-0,125-3,2 МОм±5% [3];

• в качестве конденсатора С₁₃ - конденсатор керамический КМ5-400-0.001 мкф±10% [3].