Рассчитанное значение индуктивности Lμ должно отвечать условию

.

Так как это условие выполняется, то L_μ не будет влиять на длительность фронта импульса.

7. Длительность фронта импульса

,

где ;

;

;

.

Полученные значения t_ф и t_с удовлетворяют заданным условиям.

8. Спад напряжения на конденсаторе, возникающий из-за его разряда обратным током базы

.

9. Сопротивление резистора

,

где ; ;

.

Таким образом ,принимают R_б=27 кОм.

10. Проверяют нестабильность периода колебаний при изменении температуры:

.

Так как ,

то .

Следовательно, .

Относительная нестабильность периода , т. е. составляет 8,3%. Такая нестабильность вполне удовлетворительна. В тех случаях, когда нестабильность периода получается слишком большой (либо больше заданной, либо больше 15÷20%), то надо уменьшить сопротивление резистора R_б и увеличить емкость конденсатора С, а затем сделать пересчет величин, зависящих от τ_с.

11. Обратный выброс напряжения:

,

где ;

.

Полученное значение амплитуды выброса ΔU_К недопустимо ни для коллекторной, ни для базовой цепей. Поэтому в первичную цепь трансформатора необходимо включить цепочку R_ш, VD (показана на рис. 34 штриховой линией) с тем, чтобы уменьшить амплитуду выброса.

Определим допустимое значение выброса:

или

;

поэтому необходимо, чтобы эквивалентное сопротивление не превышало

.

Так как R^/_н>>R_э.треб и R^/_б>>R_э.треб, то принимают R_ш+R_д.пр=36 Ом (R_д.пр - прямое сопротивление диода). Выбирают диод, у которого допустимый ток

.

Этому значению прямого тока отвечает диод Д9Г, у которого I_п.макс=80 мА при t^o_окр=+60°С и U_обр=20 В> . R_д.пр≈16 Ом и поэтому принимают R_ш=18 Ом.

Ждущий БГ (рис. 35). Расчет параметров схем определяющих длительность импульса и его форму, выполняется так же, как и в автоколебательном БГ.

В ждущем БГ иначе определяется сопротивление резистора R_б. Если заданы длительность импульса t_и и период следования входных импульсов Т_вх, то время восстановления t_восст=T_вх-t_и.

Сопротивления резистора R_б находится из условия

.

Напряжение , а емкость .

Р ассмотрим пример расчета. Исходные данные t_и=10 мкс, Т_вх=300 мкс, транзистор МП41, у которого I_{KБОмакс}=60 мкА при t^о_окр=+40°С, емкость С=0,06 мкФ, t_восст=300-10=290 мкс.

, принимают R_б=1,3 к0м.

, принимают Е_б=0,5 В.

Амплитуда пусковых импульсов

, принимают U_п≈0,6 B.

Несимметричный триггер или триггер с эмиттерной связью (триггер Шмитта) широко применяется для преобразования синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы и в качестве дискриминатора (различителя) амплитуд или сравнивающего устройства.

Схема триггера представлена на рис. 36.

Исходные данные:

амплитуда положительных импульсов U_вых.и=14 В;

частота входного гармонического напряжения f_вых=800 кГц;

длительность фронта и среза выходных импульсов t_ф≈t_с≤0,3 мкс;

м аксимальная температура окружающей среды t^о_окр=+50°С.

Порядок расчета:

1. Выбор транзистора производится по U_КБмакс и f_h21б. Напряжение источника питания Е_К=(1,1÷1,2)U_вых.и+U_1макс, где U_{макс –} максимальное напряжение на резисторе R3. Обычно U_1макс≈1,5÷3,0В. Выбирают U_1макс=2 В и находим Е_К=1,2·14+2=18,8 В. Принимают Е_К=19 В. Следовательно, U_КБмакс≥2Е_К=38 В.

Предельная частота f_h21б≥f_вх/0,7=800/1,7=1,14 МГц; по этим данным выбирают транзистор МП21В, у которого f_h21б=1,5 МГц; h_21Э=20÷100; U_КБмакс=40 В; I_КБО=50 мкА; I_{К макс}=50 мА.

2. Находим сопротивления резисторов R_к1, R_к2, R3. Максимально допустимый ток коллектора транзистора VТ2 при t^о_окр=+50°С.

;

, принимают R_к2=390 Ом.

Сопротивление резистора R_к1 выбирается из условия: R_к1=(2÷4)R_к2=(2÷4)·390=780÷1560 Ом, принимают R_к1=1 кОм.

Сопротивление ,принимают R₃=56 Ом

3. Выбирают сопротивления R_б и R_к.б резисторов R_б и R_к.б:

где ,

отсюда

, принимают R_б=2,2кОм

, принимают R_кб=5,1кОм

4. Вычисляют сопротивления резисторов делителя

Принимают R₂=2,4 кОм.

, принимают R₁=13 кОм

5. Максимальное значение емкости ускоряющего конденсатора С выбирают при выполнении неравенств:

или

,

где .

В данном случае , а R_к1+R₃=1000+56=1056 Ом, т.е. R_экв>(R_к1+R₁). Поэтому

, принимают С=130 nФ.

6. Длительность фронта и среза импульса

.

Полученные значения t_ф и t_с меньше заданных.

7. Амплитуда выходных импульсов

.

Компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа (рис. 37).

Порядок расчета:

1. Выбор номинальной величины входного напряжения.

Задается минимальная величина падения напряжения на регулирующем транзисторе VT1 = 3 В. Тогда минимальное входное напряжение

Определив минимальное входное напряжение, находят номинальное входное напряжение

2. Выбор типа регулирующего транзистора и площади теплоотвода.

Определяют максимальную мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора

Р_max=I_н(Е _вх.мах- U_н).

Принять Е _вх.мах=1,2U_н.

Из справочника выбирают транзистор с максимально допустимой мощностью рассеивания с теплоотводом, превышающую расчетную не менее чем в 1.5 раза. Кроме того, максимально допустимый ток транзистора должен быть не менее чем в 1.5 раза больше тока нагрузки. Максимально допустимое напряжение, больше чем Е_вх.мах.

3 . Величину сопротивления R₁ резистора R1 определяют из условия обеспечения необходимого тока базы транзистора VT1 при минимальном входном напряжении, когда падение напряжения на VT1 равно минимальному ΔU = 3 В. При этом напряжение между коллектором и базой VT1 ΔU_кб1 (т.е. на R1) равно

ΔU_кб1 = ΔU - ΔU_эб1,

где ΔU_эб1 находят по входной характеристике выбранного транзистора при токе базы I_б1н, соответствующем току коллектора (току нагрузки I_н)

I_б1н = I_н / β₁,

где β₁ - коэффициент усиления транзистора VT1 в схеме с общим эмиттером.

Величину сопротивления R₁ находят по закону Ома

R₁ = ΔU_кб1/ I_б1.

Для определения мощности рассеяния резистора R1 определяют максимальный ток, который течет по нему при максимальном входном напряжении

I_R1мax = .

При этом мощность, рассеиваемая на резисторе, равна I_R1мax²·R₁. Из справочника выбирают резистор с близким значением сопротивления и мощностью, большей, чем расчетная.

4. Транзистор VT2 выбирают по максимальному току коллектора и максимальному напряжению коллектор-эмиттер с учетом максимальной мощности, рассеиваемой на коллекторе.

Максимальный ток коллектора VT2 I_к2мах возникает при максимальном входном напряжении и полностью открытом транзисторе VT2

I _{к2 мах} = (Е _{вх мах} – ΔU _кэ2) / R₁,

где ΔU_кэ2 можно принять, равным 1В.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер транзистора VT2 равно максимальному входному напряжению, поэтому

U _{кэ2 мах} = Е _{вх мах}

Максимальная мощность, рассеивается на коллекторе транзистора VT2, при максимальном входном напряжении и минимальном токе нагрузки I_н = 0 .

В этом случае напряжение на коллекторе VT2 равно напряжению на нагрузке

U*_кэ2 = U_н,

а ток коллектора равен току в резисторе R1

I* _к2 = (Е _{вх мах} – U_н) / R₁..

Таким образом, максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе VT2, равна

Р*_{к2 мах} = U*_кэ2 I* _к2.

Из справочника выбирают транзистор с максимально допустимыми параметрами, превышающими максимальные величины тока, напряжения и мощности не менее чем 1.5 раза.

5. Выбор резистора R2.

Резистор R2 выбирают из условия обеспечения тока базы транзистора VT2, необходимого для создания максимального тока коллектора транзистора VT2

I_{б2 мах} = I_{к2 мах} / β₂,

где β₂ - коэффициент усиления транзистора VT2 в схеме с общим эмиттером.

Максимальное выходное напряжение операционного усилителя DA1, как правило, не превышает напряжение питания минус 2В. Поэтому величину резистора R2 находят по формуле

R₂ = (U_н - U_эб2 – 2) / I_{б2 мах},

где U_эб2 находят по входной характеристике выбранного транзистора при токе базы, равном I_{б2 мах}.

Мощность, рассеиваемую резистором, находят по формуле

Р_2мах = (U_н - U_эб2- 2) I_б2мах.

6. Выбор операционного усилителя.

В данной схеме к операционному усилителю предъявляются следующие требования:

- возможность работы с однополярным источником питания (определяется по отсутствию вывода, соединяемого с нулевой клеммой источника питания),

- возможность работы с низкими значениями напряжения питания (для стабилизаторов с низким входным напряжением),

- относительно большой выходной ток (5-10) мА,

- достаточно большой коэффициент усиления (больше 10000).

7. Расчет цепи измерительного моста.

Цепь измерения разности выходного и опорного напряжений состоит из источника опорного напряжения, выполняемого на стабилитроне VD1 и резисторе R5, и делителя напряжения, состоящего из резисторов R3 и R4.

Стабилитрон VD1 выбирают из справочника с напряжением стабилизации U_ст, равным примерно половине напряжения нагрузки U_н, для облегчения работы ОУ с однополярным питанием. Ток стабилизации (I_ст) стабилитрона выбирают примерно в середине диапазона токов стабилизации данного стабилитрона.

Сопротивление R₅ резистора R5 находят по формуле

R₅ = (U_н - U_ст) / I_cт.

Мощность, рассеиваемая резистором, равна

P₅ = I_cт² R₅.

Величины резисторов R3 и R4 выбирают из следующих условий: напряжения на VD1 и R4 должны быть одинаковыми при U_н = U_н.ном . Напряжение на верхнем конце резистора R3 должно быть равно U_н. Величину сопротивления резистора R4 выбирают из диапазона (1 - 100) кОм, учитывая большое входное сопротивление ОУ. Можно принять R₄ = 10 кОм. Сопротивление R₃ выбирается из условия

,

откуда следует

R₃ = ,

затем рассчитывают мощность, рассеиваемую на резисторах, и выбирают тип резисторов по справочнику.

8. Выбор конденсатора С1.

Величину емкости конденсатора С1 выбирают из условия примерного равенства величин реактивного сопротивления конденсатора для напряжения пульсации и номинального сопротивления нагрузки

Х_с1< R_н, или .

Рабочее напряжение конденсатора должно быть чуть больше напряжения на нагрузке.

Из справочника выбирают электролитический конденсатор типа К50-б, К50-31, или другого типа, с параметрами, удовлетворяющими расчетным.

Компенсационный стабилизатор напряжения параллельного типа (рис.38)

Порядок расчета

1. Выбор резистора R1.

Величину сопротивления R1 выбирают из условия

,

где Е _{вх мин} принимают, равным 1,2 Uн.

М аксимальная мощность, рассеиваемая на резисторе R1 при максимальном входном напряжении

Р_{1 мах} = (Е_{вх мах} - U_н)² / R₁,

где Е _{вх. мах} = Е _{вх мин} ( .

Мощность, рассеиваемая на резисторе R1 получается достаточно большой, сравнимой с мощностью нагрузки, поэтому в устройстве используют сопротивления типа ПЭВ, необходимой величины и мощностью, превышающей расчетную максимальную.

2. Выбор транзистора VT1.

Транзистор VT1 выбирают по максимальному напряжению U_{кэ мах} току I_{к мах} и рассеиваемой мощности Р_{1 мах}.

Максимальный ток протекает по транзистору в случае его полного открывания,

I_{к1 мах} = (Е _{вх мах} – ΔU_кэ1) / R₁.

Максимальная мощность рассеивается на коллекторе транзистора при отсутствии тока нагрузки (I_н = 0) и максимальном входном напряжении. В этом случае U*_кэ1 = U_н а ток коллектора

I*_к1 = (Е _{вх мах} – U_н) / R₁.

По справочнику выбирают транзистор с максимально допустимы ми параметрами, превышающими расчетные не менее, чем в 1.5 раза.

3. Выбор транзистора VT2.

Транзистор VT2 предназначен для создания тока базы транзистора VT1. Ток эмиттера VT2 равен току базы VT1, поэтому

I _{э2 мах} = I _к1мах / β₁,

где β₁ - коэффициент усиления по току транзистора VT1 в схеме с общим эмиттером.

Максимальное напряжение U*_кэ2 на транзисторе практически равно входному напряжению

U*_кэ2 = Е _{вх мах}.

Максимальная мощность рассеяния

P_{к2 мax} = U*_кэ I*_к1 / β₁ = P_{к1 мax} / β₁.

4. Выбор резистора R3.

Резистор R3 выбирается так же, как и в схеме последовательного компенсационного стабилизатора с учетом того, что ток базы VT2 течет через два р-n- перехода. Поэтому напряжение на резисторе R3 меньше на величину U_эб1 транзистора VT1

R₃ = (U_н – U_эб2 - U_эб1 - 2) / I_{б2 мax},

где U_эб2 и U_эб1 находят по входным характеристикам транзисторов VT2 и VT1, ток базы транзистора VT2 находят по формуле:

I_{б2 мax} = I_{э2 мax} / (β₂ + 1),

где β₂ - коэффициент усиления по току транзистора VT2 в схеме с общим эмиттером.

Мощность, рассеиваемую резистором, находят по формуле

Р_{2 мах} = (U_н – U_эб2 - U_эб1 - 2) · I_{б2 мax}..

5. Выбор резистора R2.

Резистор R2 предназначен для уменьшения влияния теплового тока транзистора VT2 на ток коллектора транзистора VT1.

Для мощных транзисторов эта величина находится в пределах 10 - 1000 Ом. Можно принять R₂ = 100 Ом.

Мощность, рассеиваемую на резисторе, находят по формуле

Р₂ = (U_эб2)² / R₂.

0стальные элементы схемы выбираются так же, как и для компенсационного стабилизатора последовательного типа.