3. Выбор элементной базы.

Для реализации счетчика на существующей элементной базе необходимо подобрать серию микросхем, которая по своим параметрам удовлетворяла бы исходным данным в задании на разработку счетчика. В результате поиска была выбрана серия микросхем К176. Результаты сравнения исходных данных и параметров серии приведены в таблице.

Исходные данные: Данные 555 серии:

U¹ = 2.7 B U¹ = 2.7 B

U⁰= 0.5 В U⁰= 0.5 В

I_потр= 30 мА I_потр= 8 мА

МГц МГц

Выбранные микросхемы:

Кол-во	Тип микросхемы	Функция	Обозначение на схеме	Iпотр,мА
2	К555ТВ6	2 JK - триггера	DD1, DD2	16
1	К555ЛЛ1	2ИЛИ	DD5	9,8
2	К555ЛИ1	2И	DD3,DD4	8,8
1	К555ИД18	7-сегментный дешифратор	DD7	13
1	К555ЛА3	2И – НЕ	DD6	6

Наиболее оптимальным в данном случае оказывается выбор серий микросхем на основе ТТЛШ-технологии. Выбор производится, исходя из основных требований на аппаратуру (максимальная частота, напряжения логического “0” и “1”, ток потребления). По справочнику, исходя из исходных данных, я выбрал микросхему серии К555.

4. Разработка принципиальной схемы счетчика.

Другие задействованные элементы:

- семисегментный индикатор АЛС324Б. Ток потребления – 25 мА на один сегмент;

- четыре светодиода АЛ307. Красный светодиод имеет ток потребления – 10 мА, зелёный – 20 мА.

-одиннадцать сопротивлений МЛТ-0,125.

В корпусе одной микросхемы К555ТВ6 упаковано два триггера. Следовательно, для синтеза счётчика потребуется две такие микросхемы.

Разработанный счетчик в режиме максимального потребления должен потреблять не более 30 мА. В нашем случае имеется две микросхемы, каждая из которых потребляет не более 8 мА. В сумме получается, что схема счетчиков импульсов будет потреблять не более 16 мА.

5.Блок питания.

Исходные данные для расчёта выпрямителя

допустимое отклонение напряжения на входе стабилизатора от номинального значения в сторону повышения или понижения.

Рассчитаем общий ток, который потребляет счётчик:

• К555ТВ6, 8 мА

• К555лл1, 9,8 мА

• К555ЛИ1, 8,8 мА

• К555ИД18, 13 мА

• К555ЛА3, 6мА

• четыре светодиода АЛ307 (красных) ток потребления одного равен 10мА

• семисегмент АЛС324Б потребляет 25мА на 1 сегмент

Таким образом, блок счёта, состоящий из 2 микросхем К555ТВ6 будет потреблять 16мА; блок индикации, состоящий из семисегментного индикатора, четырёх светодиодов, и микросхем К555ИД18, К555ЛЛ1, К555ЛИ1, будет потреблять 231,4мА; схема управления, реализованная на логическом элементе К555ЛА3 будет потреблять ток 6 мА. Просуммировав токи в отдельных частях счётчика, получим общий ток, который он потребляет:

1. Расчёт токов и обратного напряжения вентилей.

среднее значение токов через вентиль:

обратное напряжение

амплитуда импульса тока через вентиль

По , и в качестве вентилей выбираем кремневые диоды типа Д226Д, имеющие следующие допустимые параметры при температуре от –60 до +50 градусов по Цельсию.

Прямое напряжение у диода

2. Расчёт габаритной мощности трансформатора

По для стали марки Э310 находим максимальную индукцию в сердечнике трансформатора:

3. Расчёт транзисторного стабилизатора напряжения

Схема транзисторного стабилизатора напряжения:

По справочнику выбираем транзистор Т1 типа КТ814А с такими параметрами:

• статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

• максимально допустимое постоянное напряжение К-Э

• максимально допустимый постоянный ток коллектора

• максимально допустимая рассеиваемая постоянная мощность (с теплоотводом)

Таким образом, для выбранного транзистора КТ814А выполняются условия:

Выбираем тип согласующего транзистора Т2.Транзистор Т2 предназначен для согласования большого выходного сопротивления (порядка 10 кОм) усилителя постоянного тока. Транзисторы Т1 и Т2, образуя составной транзистор, имеют общий коэффициент усиления по току:

где ,-коэффициенты передачи тока транзисторов Т1 и Т2.

Большой статический коэффициент передачи тока

позволяет значительно повысить коэффициент стабилизации схемы по напряжению.

где , - токи К и Э транзистора Т2

- ток базы транзистора Т1, и учитывая, что

получим:

Кроме того

Таким образом, мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора Т2 равна:

Выбираем транзистор Т2 типа КТ502А с параметрами:

• статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

• максимально допустимое постоянное напряжение К-Э

• максимально допустимый постоянный ток коллектора

• максимально допустимая рассеиваемая постоянная мощность коллектора

Поскольку , то транзистор Т2 выбран правильно.

Выбираем тип кремниевого стабилизатора. В качестве источника опорного напряжения обычно используют стабилитрон, который должен иметь номинальное напряжение стабилизации:

По справочнику выбираем стабилитрон типа КС133А, у которого напряжение стабилизации, при токе 10мА и температуре 25 градусов по Цельсию составляет .

Сопротивление R1 может быть найдено по формуле:

где - минимальное допустимое напряжение между Э и К транзистора Т1. Напряжениедля большинства транзисторов не превышает 1-3 В. При расчётеможно принять равным 2 В.

Значит:

Мощность, рассеиваемая на резисторе R1, составляет:

В качестве резистора R1 можно использовать резистор типа МЛТ-0,125.

Конденсатор С1 служит для повышения устойчивости стабилизатора и одновременно позволяет уменьшить выходное сопротивление схемы. Ёмкость конденсатора С1 выбирается порядка 1000-2000 мкФ. Для этого, например, можно использовать электрический конденсатор К50-35 ёмкостью 1000 мкФ с рабочим напряжения 16 В.