ИДЗ / ИДЗ2 Сергеев
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Школа: ИШЭ Направление: 13.03.02. Электроэнергетика и электротехника
Расчёт мультивибратора
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 2
по дисциплине:
ЭЛЕКТРОНИКА 2.1
Исполнитель: |
|
|
студент группы |
5А06 |
Сергеев А.С. |
Руководитель: |
|
|
к. т. н., доцент |
|
Чернышев И.А. |
Томск - 2023
Рассчитать параметры симметричного мультивибратора на ОУ с заданной рабочей частотой f и сопротивлением нагрузки Rн.
Для расчетов принимаем f=45 Гц и Rн=24 кОм.
Решение:
Для расчетов выбираем ОУ типа К140УД6.
Найдем коэффициент передачи делителя напряжения, составленного из резисторов R1 и R2 по выражению
= диф доп , 2 ∙ вых+ м
где диф доп − дифференциальное допустимое напряжение, диф доп = 10 В.
10= 2 ∙ 11 = 0,4545.
Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить, как
|
|
|
|
= |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
+ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
Найдем отношение сопротивлений R1 и R2: |
||||||||||
|
1 |
= |
|
= |
|
0,4545 |
|
|
= 0,833. |
|
|
|
1 − |
1 − 0,4545 |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению
1= ,
2 ∙ ∙ ln (1 + 2 ∙ 1)2
Где = 3 1 −постоянная времени цепи заряда конденсатора 1, с
1 |
|
|
|
|
1 |
|
= 11,3 ∙ 10−3 |
|
|||
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
с. |
||
2 ∙ ∙ ln (1 |
+ 2 ∙ |
1 |
) |
2 ∙ 45 ∙ ln(1 |
+ 2 ∙ 0,833) |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зная , определим R3 , приняв значение конденсатора из стандартного ряда Е24 – 0,47 мкФ. Тогда
|
|
|
11,3 ∙ 10−3 |
|
3 = |
|
= |
|
= 24042 Ом |
|
0,47 ∙ 10−6 |
|||
|
1 |
|
|
|
Из стандартного ряда E24 выбираем 3 = 24 кОм
Определим мощность и тип резистора R3, предварительно определив ток, протекающий через сопротивление R3:
3 = (1 + ) вых+ м = (1 + 0,4545) ∙ 11 = 0,0007 А3 24000
3 = 0,00072 ∙ 24000 = 0,012 Вт
Тогда тип резистора R3 – МЛТ – 0,025 – 24 кОм +- 5%.
Из условия ограничения выходного тока вых |
мультивибратора на |
||||||||||||||||||||
допустимом уровне определим сумму сопротивлений R1 и R2: |
|||||||||||||||||||||
|
= + |
∙ ( |
1 |
|
+ |
|
1 |
|
|
+ |
|
1 + |
) ≤ |
||||||||
|
|
+ |
|
||||||||||||||||||
вых |
|
вых м |
|
|
|
|
|
|
|
|
вых доп |
||||||||||
|
|
|
|
н |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 + 2 = |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
вых доп |
− |
1 |
|
− |
1 + |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вых м |
|
|
н |
|
3 |
|
|
|
||||
Подставив значения параметров, получим: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
1 + 2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 8000 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2,5 ∙ 10−3 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 + 0,4545 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
11 |
|
− |
|
− |
24000 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
24000 |
|
|
|
|||||||||||||||
Для уменьшения протекающих токов увеличим сумму сопротивлений
1 + 2 в 10 раз.
С помощью системы уравнений определяем значения сопротивлений:
1 + 2 = 80000
{1 = 0,8332
Решив систему уравнений , получим, что R1 36356 Ом; R2 43644 Ом.
С учетом ряда Е24 принимаем 2 = 43 кОм, 1 = 36 кОм.
Найдем мощность резисторов R1 и R2, предварительно определив ток,
протекающий через делитель напряжения:
|
+ |
11 |
|
|
||
= |
|
вых м |
= |
|
|
= 0,14 ∙ 10−3 А |
|
|
|
|
|||
д |
1 |
+ 2 |
36000 + 43000 |
|
||
|
|
|||||
Мощность резистора R1:
1 = (0,14 ∙ 10−3)2 ∙ 36000 = 0,7 ∙ 10−3 Вт
Мощность резистора R2:
2 = (0,14 ∙ 10−3)2 ∙ 43000 = 0,8 ∙ 10−3 Вт
Выбираем резисторы: R1 типа МЛТ – 0,01 – 36 кОм +- 5%, R2 типа МЛТ
– 0,01 – 43 кОм +- 5%.
Для проверки правильности найденных параметров воспользуемся моделью схемы в программе EWB.
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
пров = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 44,98 Гц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 ∙ ∙ ln (1 |
+ 2 ∙ |
1) |
2 ∙ 11,3 ∙ 10−3 ∙ ln (1 |
+ 2 ∙ |
36000) |
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
43000 |
|
|
|
|
∆= |
− пров |
= |
|45 − 44,98| |
= 0,04 % |
||||||
|
|
|
45 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Это значение является приемлемым на практике.
Вычисляем выходной ток ОУ:
= 11 ∙ ( |
1 |
+ |
1 |
+ |
1 + 0,4545 |
) = 1,3 ∙ 10−3 |
|
|
|
||||
вых |
24000 |
|
36000 + 43000 |
24000 |
|
|
|
|
|
||||
≤ 2,5 ∙ 10−3 А
Рис. 1 Модель симметричного мультивибратора в программной среде
Electronics Workbench
Рис. 2 Диаграммы выходного и емкостного напряжений мультивибратора
Частоту выходного сигнала определяем, как
= |
1 |
= |
1 |
= 44,68 Гц |
|
|
|||
|
22,38 ∙ 10−3 |
Полученное при моделировании значение частоты f свидетельствует о правильности найденных параметров мультивибратора.
Вывод: при выполнении работы были определены параметры мультивибратора при исходных данных f=45 Гц и Rн=24 кОм, составлена модель в программе Electronics Workbench, с помощью которой были сняты осциллограммы входного и выходного сигналов, подтверждающие правильность расчетов. Погрешность при проверочном расчете составила
0,04%, что является допустимым.