
5. Расчет схемы
Для правильной
работы схемы требуется, чтобы коэффициент
усиления по инвертирующему входу был
больше единицы. Пусть
,
выберем резисторR2
на номинал 20 кОм, тогда R1
– 10 кОм.
Рассчитаем
коэффициент усиления по неинвертирующему
входу
.
Требуется обеспечить коэффициент нелинейность 2 % , тогда постоянная времени заряда конденсатора должна быть не меньше величины
с.
Из (9) следует, что
,
Таким образом,
если задать
В, то
В, тогда
,
при условии напряжения питания в цепи
транзистора 12 В.
Принимая во внимание полученные ранее обозначения, рассчитаем сопротивление соотношение сопротивлений R3 и R4
.
Зададимся сопротивлением в цепи коллектора транзистора R3 – 10 кОм, тогда получаем, что R4 – 21 кОм.
В свою очередь
с, следовательно, емкость конденсатора
требуется порядка 6 мкФ, выбираем 6.2 мкФ.
Перейдем к расчету цепи разряда. Для цепи разряда справедливо
. (13)
Подставим
в (13) формулы из (11), разрешим относительно
R6,
получим
.
Откуда следует, при подстановке численных значений, что R6 – 1.1 кОм.
Ток, протекающий
в момент, когда транзистор открывается,
через сопротивление R6
оценим исходя из следующих рассуждений.
В момент переключения все напряжение
на конденсаторе приложено к сопротивлению,
поэтому через него потечет ток как
минимум 5 мА. Кроме того, к нему добавятся
токи, протекающие через R3
и R4,
а именно 0.7 мА и 0.5 мА. Таким образом, в
коллекторной цепи потечет ток 6.2 мА.
После разрядки конденсатора, через
сопротивление потечет ток
мА.
В качестве ключа выбираем транзистор с подходящими параметрами типа КТ342Б. Резистор R5, ограничивающий ток базы, выберем порядка 1 кОм. Поскольку максимальный ток коллектора 50 мА, а коэффициент усиления по току 200, то ток насыщения базы будет равен 250 мкА, следовательно н6а резисторе будет падать напряжение – 0.25 В. Примем напряжение насыщения база-эммитер – 1 В. Падение напряжения на сопротивлении R6, при максимальном токе 6.2 мА, составляет величину 6.82 В. Таким образом, для надежного отпирания транзистора и его удержания в открытом состоянии требуется импульс амплитудой 8 В.
Далее осуществим
выбор операционного усилителя.
Максимальное напряжение на выходе схемы
достигает значения 15 В. Из справочника
выбираем
усилитель 1408УД1. максимальное выходное
напряжение данного усилителя равно 21
В при напряжении питания 24 В.
Включение данного усилителя в схему требует его балансировки, которая выполняется путем подключения балансировочного сопротивления R7 номиналом 10 кОм типа СП3-27В-0.125 к соответствующим входам микросхемы DA1.
Отметим, что на схеме электрической принципиальной напряжение источника питания усилителя маркируется как Е2, а напряжение цепи коммутирующего элемента как Е1 (в расчетах использовалось обозначение Е).
Конденсатор С1 выберем из стандартного ряда типа К53-1А-30-6.2 мкФ.
Для выбора резисторов оценим максимальные мощности
мВт;
мВт;
мВт.
мВ
мВт.
Все резисторы выбираем типа МЛТ-0.050.
Заключение
В работе были рассмотрены основные принципы построения генераторов пилообразного напряжения.
На основе проведенного анализа подходов для реализации схем генераторов предложена электрическая принципиальная схема ГПН, обеспечивающая следующие параметры:
- коэффициент
нелинейности –
%;
- время рабочего
хода –
мс;
- период следования
импульсов –
мс;
- амплитуда выходного
сигнала
В.
При построении схемы использовались компоненты отечественного производства.
Список использованных источников
1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. . – М: Высш. шк.,1991. – 622 с.
2. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.
3. Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам. – М.: Журнал “Радио”, 2005. – 208 с., ил.
4. Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства. - М.: “Советское радио”, 1972. - 592 с.
5. Мячин Ю.А. 180 аналоговых микросхем. Справочник. – Изд-во «Патриот», 1993. – 152 с.
6. Горячева Г.А., Добромыслов Е.Р. Конденсаторы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1984. – 88 с.
7. Четвертаков И.И. Резисторы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1991. – 528 с.