2. Расчет сопротивлений резисторов

Сопротивление резисторов R₁, R₂, R₄, R₅ в цепях делителей определяется по формулам:

,	(3.1)
,	(3.2)
,	(3.3)
,	(3.4)

где I_бэ= = 0,06 мА – постоянный ток базы,

I_кэ= = 1,6 мА – постоянный ток эмиттера,

U_кэ= = 5 В – постоянное напряжение коллектор-эмиттер,

U_бэ= = 0,276 В – постоянное напряжение база-эмиттер.

ΔU_э = 8 B

0,18 мА – ток делителя в цепях резисторов R₁, R₂, R₄, R₅.

Подставим числовые значений в формулы (3.1)–(3.4):

В соответствие с ГОСТ 28884-90 произведем подбор сопротивлений резисторов: R₁ = 16 кОм, R₂ =43 кОм, R₄ = 49 кОм, R₅ = 1,6 кОм.

Сопротивление нагрузки эмиттерного повторителя (резистор R₃ на принципиальной схеме) находится исходя из следующего условия:

.

(3.5)

Подстановкой значений в условие (3.5) получим

Ом

В соответствие с ГОСТ 28884-90 подберем сопротивления: R₆ =2,7 кОм, R₃ = 240 Ом.

Анализируя исходные данные курсовой работы, видим, что выходное напряжение генератора должно находиться в пределах U_вых=0÷5В. Исходя из произведенного графоаналитического расчета, определили, что U_КЭm = U_ВЫХm и равно 4 В. В связи с этим можно сделать вывод, что напряжения на выходе схемы должно сохраняться в пределах U_вых=0÷4В. Для этого следует использовать подстроечный резистор R₁₃. Определим параметры подстроечного резистора:

(3.6)

Подставляем числовые значения в формулу (3.6):

R₁₃=4/1,6∙10^-3=2,5 кОм

В соответствии с ГОСТ 28884-90 подберем ближайшее сопротивление по ряду Е24 (допуск 5%) значение R₁₃=2,7 кОм.

Теперь подберем конкретную модель подстроечного резистора по полученным данным:

R₁₃: СП5-16ВА-0,25 Вт

2. Расчет емкостей конденсаторов

На частоте генерации разделительные конденсаторы не должны вносить фазовых сдвигов. Величину их емкости находим из формулы:

(4.1)

где R_вху – входное сопротивление усилительного каскада, =105 Гц. Входное сопротивление усилительного каскада R_вху для усилительного каскада равно R_вх2, для эмиттерного повторителя – R_вх1. На схеме C_р – это конденсаторы C₁ и C₂. Подстановкой значений в выражение (4.1), получим:

C₁=1/(6,28∙105∙0,1∙37500)=404 нФ,

C₂=1/(6,28∙105∙0,1∙750)=20,2 мкФ.

В соответствие с ГОСТ 28884-90 с допуском 5% выбираем C₁=470 нФ и C₂=22 мкФ.

Произведем подбор конденсаторов:

C₁: К10-17А-25В-Н50 - 0,47 мкФ - ±5% - ОЖ0.460.174-М ТУ;

C₂: К50-35-16В – 22 мкФ - ±5% - ОЖ0.464.214 ТУ;

2. Расчет фазовращающей цепи

Найдем емкости конденсаторов (на принципиальной схеме С₃, С₄, С₅), фазовращающей цепочки, по формуле:

(5.1)

где =105 Гц, R - сопротивление фазовращающей цепи, вычисленное по формуле (1.7). Тогда

С= 1/(6,28∙105∙12500∙2,45)=49,5 нФ

В соответствие с ГОСТ 28884-90 с допуском 20% выбираем емкость С=68 нФ=0,068 мкФ.

Произведем подбор конденсаторов:

C_3, C_4, C₅:: К10-17А-Н50 - 0,068 мкФ - ±20% - ОЖ0.460.174-М ТУ;

Анализируя задание курсовой работы, делаем вывод, что RC-генератор должен работать в двух диапазонах частот - f₁=10÷50Гц, f₂=100÷200Гц. Поэтому нужно использовать тумблеры для выбора нужного диапазона частот, и от положения этих тумблеров будет зависеть, какие резисторы мы будем использовать для фазовращающей цепи. Также предусмотрим возможность точной настройки частоты f внутри каждого диапазона. Для этого будем использовать соединенные последовательно подстроечные резисторы (R₁₀, R_10’, R₁₁, R_11’, R₁₂, R_12’) и постоянные резисторы (R₇, R_7’, R₈, R_8’, R₉, R_9’). Схема генератора приведена в приложении. Проанализируем формулу для расчета сопротивлений резисторов фазовращающей цепи:

(5.2)

Отмечаем, что при повышении частоты, уменьшается сопротивление R, и наоборот, при понижении частоты – сопротивление R увеличивается.

Поскольку подстроечный резистор соединен последовательно с постоянным резистором, то сумма их сопротивлений равна сопротивлению ветви.

Найдем сопротивления для граничных частот используемых диапазонов по формуле (5.2):

• для =10 Гц :

• для =50 Гц :

• для =100 Гц :

• для ₄=200 Гц :

Поскольку при точной настройке минимальное значение сопротивления ветви будет при максимальном значении частоты диапазона, то можно сделать вывод о том, что в этом случае сопротивление подстроечного резистора будет равно нулю, а сопротивление ветви будет определяться только сопротивлением постоянного резистора. Следовательно, найдем значение постоянных регистров для обоих диапазонов частот:

R₇, R₈, R₉ = R _{f 4}=6,57 кОм;

R_7’, R_8’, R_9’ = R _{f 2}=26,3 кОм;

В соответствие с ГОСТ 28884-90 произведем подбор сопротивлений постоянных резисторов по ряду Е24 (допуск 5%):

R₇, R₈, R₉ = 6,8 кОм;

R_7’, R_8’, R_9’ = 27 кОм;

Тогда найдем максимальные значения сопротивлений для подстроечных резисторов R_10m, R_10’m, R_11m, R_11’m, R_12m, R_12’m:

R_10m, R_11m, R_12m= 13,1 – 6,57 = 6,53 кОм;

R_10’m, R_11’m, R_12’m= 131 – 26,3 = 104,7 кОм;

В соответствие с ГОСТ 28884-90 произведем подбор сопротивлений постоянных резисторов по ряду Е24 (допуск 5%):

R_10m, R_11m, R_12m= 6,8 кОм;

R_10’m, R_11’m, R_12’m= 100 кОм;

Используя эти данные, подбираем конкретные модели подстроечных резисторов:

R₁₀, R₁₁, R₁₂ : СП5-16ВВ-0,125Вт - 6,8 кОм

R₁₀, R₁₁, R₁₂ : СП3-19А-0,5Вт – 100 кОм

Для переключения между резисторами, используемыми для диапазонов частот 10÷50 Гц и 100÷200 Гц, используем тумблеры типа ON-ON:

SA1, SA2, SA3: SMTS-102-A2 3 PIN (3A 125VAC) SPDT 3P

(Производитель: Jietong Switch)