ИДЗ2 Электроника Гайдук 5А03

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

«Расчет мультивибратора»

Индивидуальное задание 2

по дисциплине:

Электроника 1.1

Выполнил: :
студент гр. 5А03			Гайдук К.А.		7.04.2023
Проверил:
доцент ОЭЭ ИШЭ			Чернышев И.А.

Томск – 2023

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

Рассчитать параметры симметричного мультивибратора на операционном усилителе с заданной рабочей частотой и сопротивлением нагрузки . Для расчетов принимаем Гц и кОм.

Схема симметричного мультивибратора и диаграммы напряжений, поясняющие его работу, изображены на рис. 1 и 2.

Рис.1. Схема симметричного мультивибратора

Рис.2. Диаграмма напряжений

Для расчетов выбираем операционный усилитель типа К140УД6.

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

где – дифференциальное допустимое напряжение, В. Подставив в формулу численные значения параметров, получим

Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить как

Из этого найдем отношение сопротивлений и

Подставляя значение , получим

Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению

где – постоянная времени цепи заряда конденсатора (рис. 1), с.

Из этого найдем :

Подставив численные значения параметров, получим

Зная , определим , приняв значение конденсатора из стандартного ряда Е24 – 0,22 мкФ. Тогда

Подставив данные, получим

Из стандартного ряда значений Е24 выбираем кОм. Определим мощность и тип резистора , предварительно определив ток, протекающий через сопротивление :

С учетом численных значений параметров

В соответствии с этим

Тогда тип резистора – МЛТ – 0,025 – 33 кОм  5 %. Из условия ограничения выходного тока мультивибратора на допустимом уровне определим сумму сопротивлений и :

Откуда

Подставив значения параметров, получим

Для уменьшения протекающих токов увеличим сумму сопротивлений в 10 раз.

Значения сопротивлений и можно найти из системы уравнений

Решив систему уравнений , получим, что Ом; Ом. С учетом ряда Е24 принимаем кОм и кОм.

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

Тогда мощность резистора

Мощность

С учетом найденных значений выбираем резисторы: типа МЛТ – 0,01 – 30 кОм  5 %, типа МЛТ – 0,01 –36 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.

В соответствии с выражением

Подставляя в выражение

численные значения, определяем, что отличие найденной частоты от заданной частоты мультивибратора составляет 0 %. 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 рис. 3 представлена схема имитационной модели симметричного мультивибратора, а на рис. 4 – диаграммы напряжений.

Рис. 3. Модель симметричного мультивибратора в программной среде Electronics Workbench

Рис. 4. Диаграммы выходного и емкостного напряжений мультивибратора

Частоту выходного сигнала определяем, как

Вычислим погрешность измерений

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

Вывод: в ходе работы были рассчитаны параметры элементов схемы и была произведена проверка правильности найденных параметров, которая полностью совпала с теорией. Также была собрана схема в программе Electronics Workbench, где был произведён анализ осциллограммы, который показал, что погрешность частот теоретической и программной составила , которая полностью удовлетворяет погрешности на практике.