Министерство образования и наука Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Поволжский Государственный Технологический Университет

Кафедра ИВС

Блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Электроника и Электротехника»

Выполнил: студент гр. ПС-31

Ильин А.М. ___________ _______

(подпись) (дата)

Проверил: Моисеев Н.Г. ___________ _______

(подпись) (дата)

Оценка: ______________

Йошкар-Ола

2012

Аннотация

В данной пояснительной записке представлены схемы, расчетные формулы блокинг-генератора, работающем в автоколебательном режиме. В соответствии с заданием рассчитаны необходимые параметры схемы.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать схему блокинг-генератора, работающего в автоколебательном

режиме, со следующими параметрами:

• сопротивление нагрузки R_Н = 5 кОм;

• амплитуда выходных импульсов U_вых = +20 В;

• длительность импульсов _u = 1 мкс;

• скважность  = 10;

Содержание

Титульный лист……………………………………………..….………………...1

Аннотация……………………………………………… ..…….………………...2

Техническое задание…………………………………………….…….................3

Содержание……………………………………………………….……………....4

Введение……………………………………………………………....………..…5

1. Описание схемы блокинг-генератора………………………..……..…….......6

2. Расчет схемы блокинг-генератора…………....…………………………...….7

2.1.Электрические расчеты…………….………………..….…….……...…........7

2.2.Выбор и обоснование элементной базы…...…..…….………..……………11

Заключение…………………………………….……………………….………...12

Список литературы………………….....…………………………….………..…13

Приложение …………………………….……………………………………......14

ВВЕДЕНИЕ

Электронная вычислительная техника – сравнительно молодое научно-техническое направление, но она оказывает самое революционизирующее воздействие на все области науки и техники, на все стороны жизни общества. Характерно постоянное развитие элементной базы ЭВМ, которая в настоящее время получила название схемотехники ЭВМ. Элементная база развивается очень быстро; появляются новые типы логических схем, модифицируются существующие. Существует множество различных логических ИС: логические элементы, регистры, сумматоры, АЛУ, дешифраторы, мультиплексоры, счетчики, делители частоты, триггеры, генераторы и усилители постоянного тока. Именно о них пойдет речь в данной работе.

1.ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА

Блокинг-генератор - это автоколебательная система, генерирующая кратковременные импульсы большой скважности. Схема блокинг-генератора представляет собой однокаскадный усилитель с глубокой обратной связью. Для обеспечения обратной связи используются импульсные трансформаторы.

Благодаря такой связи и высоким ключевым качествам транзистора блокинг-генератор, построенный даже на маломощном транзисторе, может генерировать мощные импульсы.

Импульсы блокинг-генератора обладают весьма короткими фронтами и могут иметь длительность от долей микросекунды до долей миллисекунды. Блокинг-генератор позволяет осуществлять трансформаторную связь с нагрузкой, что во многих случаях очень важно.

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

Рис.1. Принципиальная схема блокинг-генератора.

В цепь коллектора включена обмотка трансформатора, осуществляющая обратную связь с цепью базы транзистора путем включения в эту цепь обмотки.

Кроме того в цепь базы включены конденсатор С и резистор смещения R₁, величины которых определяют длительность рабочего импульса t_u и период автоколебаний Т.

Нагрузка R_н включена с помощью специальной обмотки трансформатора. На базу транзистора подано отпирающее напряжение.

2. РАСЧЕТ СХЕМЫ БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА

2.1. Электрический расчет

Выбираем тип транзистора, исходя из условий быстродействия и надежности.

а) Для обеспечения малых длительностей фронта и спада выходного импульса необходимо, чтобы:

= 10 МГц

При выполнении этого условия величины получаются порядка нескольких .

б) Допустимое напряжение на коллекторе транзистора U_кб.доп должно удовлетворять соотношению U_кб.доп ≥ ( E_к + ∆ U_кm )( 1 + n_б ). Обычно значение n_б лежит в пределах 0,1 – 0,7.

Так как выброс сильно искажает форму выходного сигнала блокинг-генератора, то амплитуда выброса, как правило, не должна превышать 10-30% от амплитуды коллекторного напряжения:

U_к = U'_вых = U_вых / n_u , т.е. ∆ U_кm = (0,1 0,3) U_к

Напряжение питания выбираем, исходя из равенства E_к = (1,1 1,2) U_к = (1,1 1,2) U_вых / n_и = 25 В. Положим n_н = 1. Тогда U_кб.доп = ( 1,2 U_вых + 0,3 U_вых) 1,7 = 51 В. Исходя из полученных значений f_α и U_кб.доп , выбираем транзистор типа КТ803А, для которого I_кбо <= 50 мА, f_α = 10 МГц, U_кб.доп <= 60 В, I_к.доп = 5 А, C_к <= 250 пФ. Определим оптимальное значение коэффициента трансформации n_б = 0,4 из формулы:

Длительность фронтов найдем по формуле:

Определяем сопротивление резистора R, приняв по внимание следующее:

а) Во время формирования импульса цепь резистора R должна мало влиять на ток в базовой цепи транзистора. Для этого необходимо, чтобы R >> r'_б.

б) Протекание обратного тока закрытого транзистора через резистор R не должно создавать заметного падения напряжения, т.е. R << E_{б ­} / (10 I_{КБO max}).

Положив E_б = 1 В, найдем, что величина R = 3 кОм удовлетворяет обоим условиям. При заданной скважности находим требуемую длительность паузы:

Проверим условие E_б >> I_КБ0max­R­ и положив ∆U_кт << E_б, определяем емкость конденсатора C из формулы:

Находим

Тогда, подключив добавочный резистор с сопротивлением R_д = 200 Ом, можно по формуле определить индуктивность трансформатора, необходимую для формирования импульса длительностью 1 мкс:

Проверим условие отсутствия влияния нагрузки на длительность импульса по формуле:

Таким образом, нагрузка мало влияет на длительность импульса.

Процесс формирования выброса импульса блокинг-генератора будет апериодическим, если выполняется условие

Определив С₀ = 20 пФ на основании формулы:

,

убедимся, что условие выполняется при данных значениях L и С₀ , т.е выброс апериодически спадает до нуля. Амплитуда выброса, согласно формуле будет равняться:

Длительность выброса

Для транзистора КТ803А такая амплитуда выброса недопустима, так как:

Следовательно, необходима цепь из диода Д_ш и резистора R_ш , уменьшающая амплитуду выброса до значения:

Вычислим допустимую амплитуду обратного выброса:

Максимальное сопротивление шунтирующего резистора найдем из формулы:

откуда R_{ш max} = 0,75 кОм.

Выбранный тип диода Д_ш должен удовлетворять условиям:

I_{д max} = I_{μ max} = < I_{д. доп} ,

| U_д.доп | > | E_к |.

Выбираем диод типа Д9Г.

2.1. Выбор и обоснование элементной базы

На основании приведенного выше расчета выбираем элементы (для схемы электрической принципиальной):

1. В качестве транзистора VТ1 был взят высокочастотный биполярный транзистор КТ803A, со следующими характеристиками:

• Структура: n-p-n;

• Граничная частота коэффициента передачи тока: 10 МГц;

• Статический коэффициент передачи тока: 10-70;

• Начальный ток коллектора не более: 5 мА;

• Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер: 80 В;

• Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 10 А;

• Максимально допустима рассеивающая мощность коллектора: 60 Вт.

2. В соответствии с рассчитанной емкостью схемы, подбираем следующий конденсатор:

С₁ = К10-17-2-25 В-160 пФ5%,

удовлетворяющий нашим требованиям и расчетам.

3. В соответствии с рассчитанными номиналами резисторов имеем:

R₁ = 2 кОм: МЛТ-0,125-2кОм2%;

R₂ = 1 кОм: МЛТ-0,5-1кОм2%;

R₃ = 16 кОм: МЛТ-0,125-16кОм2%;

4. В соответствии с рассчитанным номиналом резистора нагрузки, в качестве диода VD1 выбираем диод:

VD1 = Д9Г ГОСТ 14342-75.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной курсовой работы была рассчитана схема блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, с заданными характеристиками:

• сопротивление нагрузки R_Н = 5 кОм;

• амплитуда выходных импульсов U_вых = +20 В;

• длительность импульсов _u = 1 мкс;

• скважность  = 10;

Были рассчитаны и проверены параметры данной схемы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Расчет импульсных устройств на полупроводниковых приборах.

Под редакцией Агаханяна Т. М.: М, 1973.

2. Воронков Э.Н. Овечкин Ю.А. Основы проектирования усилительных и импульсных схем на транзисторах 1973.

3. Расчет электронных схем под редакцией Изъюровой Г.И.

4. Справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры.

5. Справочник полупроводниковые приборы транзисторы малой мощности. Под редакцией А.В. Голомедова. М: 1989

Наименование

Примечание

Поз. обозначен.

Кол.

ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ