3.3.2 Расчет цепи оос и цепи ару
Для возникновения самовозбуждения в схеме генератора необходимый коэффициент усиления ОУ должен быть равен трем. Зададим значение R3=20 кОм. По условию схема должна обеспечивать регулировку коэффициента усиления в пределах Ku=10%. Отсюда максимальный и минимальный коэффициенты усиления равны:
|
|
|
Обозначим через Rк сопротивление канала полевого транзистора, сопротивление Rп=R4||(R2+Rк) Тогда коэффициент усиления ОУ можно найти по формуле:
|
|
( |
Обозначим максимальное значение этого сопротивления через Rпмакс, тогда значение Rпмакс можно найти так:
|
|
( |
Минимальный коэффициент усиления обеспечивается когда сопротивление Rп максимально (т.е. максимально значение Rк).
|
|
( |
Максимальный же коэффициент усиления обеспечивается, когда сопротивление Rп минимально (значение Rк минимально).
|
|
( |
Обозначим минимальное значение этого сопротивления через Rпмин и найдем его:
|
|
( |
Последовательное соединение сопротивления канала полевого транзистора и резистора R2: R*=R2+Rк.
Запишем выражения для максимального и минимального значений сопротивления R*:
|
|
|
Изменение сопротивления R* линейно зависит от сопротивления канала полевого транзистора Rк. Обозначим границы изменения сопротивления R*:
|
|
( |
Обозначим через k диапазон изменения сопротивления канала полевого транзистора. Вычитая из выражения (56) выражение (57), получим следующую формулу для k:
|
|
( |
Зададимся значением k = 15кОм и решим уравнение (60) относительно R4. Получим два решения: 6795Ом и 18929Ом. Но первое из них отбрасываем, так как из (56), (57) следует ограничение: сопротивление R4>Rпмакс, иначе сопротивление канала должно было бы быть меньше нуля, чего не может быть. Итак, выбираем номинал резистора R4 = 19,1 кОм.
Теперь запишем, например, выражение для Rпмин:
|
|
( |
Выберем полевой транзистор типа КП303А.
Таблица 3 – Параметры транзистора КП303А
-
Uотс, В
3
С11, пФ
6
С12, пФ
2
Uзимакс, В
30
Uсимакс, В
25
Uзсмакс,В
30
Iсмакс,мА
20
Минимальное сопротивление канала rk0 = 150 Ом.
Подставив
в формулу (61)
,
находим значение сопротивленияR2
по формуле:
|
|
( |
Выбираем номинал резистора R2 =16 кОМ.
В рабочем режиме значение коэффициента усиления Ku = 3. Найдем сопротивление ветви Rп в рабочем режиме:
|
|
( |
Зная
значение Rп,
находим сопротивление канала полевого
транзистора в рабочем режиме:
|
|
( |
Определяем максимальное сопротивление канала полевого транзистора при Rпмакс:
|
|
( |
С другой стороны, это сопротивление можно вычислить по формуле:
|
|
( |
где Uотс -напряжение отсечки;
UЗИ – напряжение между затвором и истоком в рабочем режиме. Его можно выразить и найти из формулы (66):
|
|
( |
Определим максимальное напряжение между затвором и истоком Uзимакс:
|
|
( |
Из расчетов видно, что для того, чтобы изменить коэффициент усиления на +10% необходимо изменить напряжение на затворе транзистора менее, чем на 60 мВ.
Параметры фильтра АРУ обычно выбирают таким образом, чтобы:
|
|
( |
Пользуясь
выражением (69) можно вывести модуль
сопротивления фильтра:
|
|
( |
Из
соображений стабильности обычно выбирают
значение R1”
= 1 МОм. Тогда из выражения (70) вычисляем
Rф
= 50 кОм. По формуле (69) находим:
|
|
|
Выбираем номинальное значение емкости конденсатора С1 = 51 пФ. Выбираем конденсатор С1 типа КМ5 – П33 – 51 п 50 В ± 5%.
Выберем тип диода VD1 по возможности с как можно меньшими значениями падения напряжения на открытом диоде, с малым временем обратного восстановления и обратным током. Например, КД522А со следующими параметрами:
Таблица 4 – Параметры диода КД522А
-
Uпр, В
0,4
Uобр, В
30
Iпр, мА
100
Iобр, мкА
2
В предыдущих расчетах мы принимали амплитуду выходного напряжения ОУ относительно общей шины UвыхОУ = 10,45 В. Значит, на резисторе R1’ в рабочем режиме должно падать напряжение:
|
|
( |
Сопротивление R1 вычисляем по формуле:
|
|
( |
Выбираем номинал резистора R1’ = 107 кОм. Ток в цепи фильтра АРУ и резистора R1’ равен:
|
|
|
Мощность, выделяющаяся в резисторе R1, равна:
|
|
( |
Выбираем резистор R1’ из ряда Е96 типа МЛТ – 0,125 – 107 к ± 1%.
Мощность в резисторе R1” равна:
|
|
( |
Выбираем резистор R1” из ряда Е24 типа МЛТ – 0,125 – 1 М ± 1%.
Подстроечный резистор R1 представляет собой 2 резистора R1’ и R1” со среднем выводом: R1=R1’+R1”.
Выберем подстроечный резистор R1 типа СП5 – 1ВА – 0,25 – 1,2 М ± 5%.
Максимальный ток через резистор R4 равен:
|
|
|
Максимальная мощность в резисторе R4:
|
|
|
Выбираем резистор R3 из ряда Е24 типа МЛТ – 0,125 – 20 к ± 1%.
Сопротивление Rкмин при этом составляет 150 Ом. Пренебрежем им при расчете и рассчитаем мощность в резисторе R4:
|
|
( ( |
Выбираем резистор R4 из ряда Е96 типа МЛТ – 0,125 – 19,1 к ± 1%.
Мощность в резисторе R2 равна:
|
|
( |
Выбираем тип резистора R2 из ряда Е24: МЛТ – 0,125 – 16 к ± 1%.
Минимальное входное сопротивление цепи ООС составит:
|
|
( |
