Электроника 1.1 / ИДЗ 2. Расчёт мультивибратора

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Индивидуальное задание №2

РАСЧЁТ МУЛЬТИВИБРАТОРА

Вариант 17

Выполнил студент группы 5А8Д Нагорнов А.В.

(подпись)

________________

(дата)

Проверил к.т.н., _______________ Чернышев А.Ю.

доцент ОЭЭ ИШЭ (подпись)

_______________

(дата)

Томск-2021

Цель: рассчитать параметры симметричного мультивибратора на операционном усилителе с заданной рабочей частотой f и сопротивлением нагрузки  .

Исходные данные:

, .

Для расчетов выбираем операционный усилитель типа К140УД6 с параметрами:

Рисунок 1 – Схема симметричного мультивибратора

Найдем коэффициент передачи делителя напряжения, составленного из резисторов R₁ и R₂ по выражению:

Где – дифференциальное допустимое напряжение, .

Подставим значения в формулу:

Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить, как:

Из уравнения выразим отношение сопротивлений:

Подставляя значение k, получим:

Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению:

Где – постоянная времени цепи заряда конденсатора .

Теперь определим , приняв значение конденсатора из ряда значений Е24 – 0.47 мкФ.

Из стандартного ряда Е24 снова выбираем

Определим мощность и тип резистора , предварительно определив ток, протекающий через сопротивление :

Следовательно мощность равно:

Тогда тип резистора – МЛТ – 0,125 – 8.2 кОм - 5%

Из условия ограничения выходного тока мультивибратора на допустимом уровне определим сумму сопротивлений R1 и R2:

Откуда

Подставив значения параметров, получим

Для уменьшения протекающий токов увеличим сумму сопротивлений в 10 раз.

Значения сопротивлений R1 и R2 найдём из системы уравнений:

Решив систему уравнений, получим, что и

Учитывая ряд значений Е24, принимаем и

Найдем мощность резисторов R1 и R2, предварительно определив ток, протекающий через делитель напряжения R1 и R2:

Найдём мощности резисторов:

С учетом найденных значений выбираем резисторы: 𝑅₁ типа МЛТ – 0,01 – 110 кОм  5 %, 𝑅₂ типа МЛТ – 0,01 – 130 кОм  5 %.

Проверим правильность найденных параметров. Для этого аналитически определим максимальный ток и выходную частоту генератора и при помощи программы Electronics Workbench построим модель симметричного мультивибратора.

Определим погрешность расчётов:

определяем, что отличие найденной частоты от заданной частоты мультивибратора составляет 0,1 %. Это является приемлемым на практике.

Подставляя численные значения сопротивлений и коэффициента k, вычисляем выходной ток операционного усилителя.

Полученное значение выходного тока меньше 2,5 мА, поэтому найденные параметры удовлетворяют условиям задания. На рисунке 2 представлена схема имитационной модели симметричного мультивибратора, а на рисунке 3 – диаграммы напряжений.

Рисунок 2 – Схема симметричного мультивибратора

Рисунок 3 – Лицевая панель и осциллограммы цифрового осциллографа

Частоту выходного сигнала определяем, как:

Полученное при моделировании значение частоты f свидетельствует о правильности найденных параметров мультивибратора.

Вывод: в ходе работы были рассчитаны параметры мультивибратора. Так же рассчитаны теоретическое значение частоты, погрешность которого не превышает 0,1 %, из чего следует, что найденные значения приемлемы по условиям задачи.

Полученное значение частоты, рассчитанное по данным из диаграммы напряжений, так же не значительно отличается от заданной частоты, что позволяет утверждать, что все параметры были выбраны верно.

Погрешность обусловлена тем, что в ходе расчётов были округляемы значения некоторых величин до номинальных, так же присутствует погрешность визуальной установки рейки в программном обеспечении Electronic Workbench.