Расчет и выборы элементов
2.1 Расчет моста Вина на заданные частоты.
Расчет ПОС
Для ступенчатого регулирования необходимо задаться уровнями частот, которые будут генерироваться в диапазоне от 1 до 10 КГц. Примем следующие уровни: 1 КГЦ, 2КГц, 3КГц, 5КГц, 7Кгц, 10КГц. Для расчетов элементов моста Вина зададимся значение конденсаторов С1=10нФ.
|
Частота, КГц |
Расчет |
Резисторы с учетом Е48 |
Конденсатор с учетом Е48 |
|
f=1 |
1/2π*108*1*103=15920 |
15.6КОм |
10 нФ |
|
f=2 |
1/2π*10-8*2*103=7960 |
7.96кОм |
10 нФ |
|
f=3 |
1/2π*10-8*3*103=5300 |
5.36кОм |
10 нФ |
|
f=5 |
1/2π*10-8*5*103=3180 |
3.16кОм |
10 нФ |
|
f=7 |
1/2π*10-8*7*103=2275 |
2.26кОм |
10 нФ |
|
f=10 |
1/2π*10-8*10*103=1590 |
1.56кОм |
10 нФ |
Используем ряд Е48 для получения точного значения, так как номиналы этого ряда более близки к расчетным, имеют меньший процент допуска. Использование двух последовательно соединенных резисторов не рекомендуется из-за снижения надежности схемы.
Выбор операционного усилителя
Определим скорость нарастания выходного напряжения UV>2πfmUm:
UV>2*π*10000*10=0,62В/мкс
Um=10В
Подходящий операционный усилитель:К1408УД1 (LM343H)
Uпит=2*15В
Vu=2В/мкс
U2max=18В
Iп=5мА
R2min=2кОм
Расчет схемы стабилизации
Схема стабилизации обеспечивает Um=0.7| Um±|=7В
Выпрямленное диодом напряжение составит 0.45*7=3.3 B
Используем диод КД208
В качестве управляемого сопротивления возьмем полевой транзистор КП303A с каналом n-типа. UЗИ=-1,5B
Примем за напряжение отсечки
При UЗИ=0B значение RСИ=520 Ом
Определим по ВАХ RСИ=21200 Ом для UЗИ=-1,5B
Определим сопротивление и емкость фильтра исходя из максимальной частоты по формуле
Возьмем С16 равное 10нФ, тогда R0- 2кОм
Определим сопротивление резистора в цепи затвора исходя из того, что он должен обеспечивать напряжение принятое за номинальное. Делитель цепи ООС обеспечивает напряжение Uси=3,3В, тогда Rст=1,5кОм.Следовательно сопротивление в цепи затвора должно равняться 1,5кОм, чтобы обеспечивать деление напряжения на 2.
Расчет цепи ООС
Примем R13=620Ом тогда исходя из формулы:
R14=1.3кОм с учетом Е24.
2.2 Расчет усилителя мощности.
Используем схему с интегральным усилителем мощности К174УН14
Рвых=4,5Вт
Uпит=15В
Iпот=60мА
Кг=0.5
Минимальное сопротивление нагузки =3.2Ом
Для регулировки выходного напряжения используем изменяющийся коэффициент усиления УНЧ. Поскольку на выходе генератора имеем амплитуду 10В, то для получения 1 вольта на выходе нам надо ослабить сигнал в 10 раз, для получения 10в коэффициент передачи по напряжению Кu=1. Примем сопротивление резистора на входе УНЧ 10кОм, тогда:
Для 10В: Кu=Uвых/Uвх=R2/R18=1 => R2=10кОм.
Для 1В Ku=1/10=0.1 => R21=10*0.1=1кОм.
Так как напряжение на выходе не должно опускаться ниже 1В тогда регулировка будет состоять из 2-х резисторов: 1 постоянный на 1кОм и 1 переменный с верхней границей в 9.1кОм (с учетом Е24)
На выходе данный интегральный усилитель выдает до 4.5Вт. При номинальной нагрузке 4Ом на выходе будем иметь ток:
Iн=4.5/10=0.45А
что удовлетворяет условию ток нагрузки более 0,05А. ток будет больше 0,05А при нагрузке от 4 до 200 Ом.
Для исключения постоянной составляющей добавим конденсатор С17=10мкФ.