Задание №3
Рассчитать параметры
симметричного мультивибратора на
операционном усилителе с заданной
рабочей частотой
и сопротивлением нагрузки
.
Для расчетов принимаем
Гц
и
кОм.
Варианты заданий приведены в табл. №.
Таблица №
№ варианта |
, кОм |
, Гц |
|
№ варианта |
, кОм |
, Гц |
1 |
51 |
10 |
11 |
39 |
110 |
|
2 |
47 |
20 |
12 |
43 |
120 |
|
3 |
73 |
30 |
13 |
73 |
130 |
|
4 |
47 |
40 |
14 |
75 |
140 |
|
5 |
56 |
50 |
15 |
91 |
150 |
|
6 |
68 |
60 |
16 |
68 |
160 |
|
7 |
91 |
70 |
17 |
56 |
130 |
|
8 |
82 |
80 |
18 |
47 |
110 |
|
9 |
62 |
90 |
19 |
56 |
40 |
|
10 |
75 |
100 |
20 |
51 |
60 |
Схема симметричного мультивибратора и диаграммы напряжений, поясняющие его работу, изображены на рис.12 и 13.
Рис.12. Схема симметричного Рис.13. Диаграммы напря-
мультивибратора жений
Пример решения задания №4.
Для расчетов выбираем операционный усилитель типа К140УД6 (см. задание №1).
Найдем коэффициент передачи делителя напряжения составленного из резисторов и по выражению:
,
(12)
где
– дифференциальное допустимое напряжение,
В.
Подставив в (12) численные значения параметров, получим
Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить как
(13)
Из (13) найдем
отношение сопротивлений
и
.
Подставляя значение k, получим
Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению
,
(14)
где
– постоянная времени цепи заряда
конденсатора
(рис.12),
с.
Из (14) найдем t
.
Подставив численные значения параметров, получим
с.
Зная t, определим , приняв значение конденсатора из стандартного ряда Е24 – 0,47мкф. Тогда
.
Подставив данные, получим
Ом
Из стандартного
ряда значений Е24 выбираем
кОм.
Определим мощность и тип резистора , предварительно определив ток, протекающий через сопротивление
С учетом численных значений параметров
А
В соответствии с (4)
Вт
Тогда тип резистора – МЛТ – 0,025 – 11кОм±5%.
Из условия ограничения выходного тока мультивибратора на допустимом уровне определим сумму сопротивлений и
.
(15)
Откуда
.
Подставив значения параметров, получим
Ом.
Для уменьшения
протекающих токов увеличим сумму
сопротивлений
в 10 раз.
Значения сопротивлений и можно найти из системы уравнений
.
(16)
Решив систему
уравнений (16), получим, что
Ом;
Ом.
С учетом ряда Е24 принимаем
кОм
и
кОм.
Определим мощность резисторов и , предварительно найдя ток протекающий через делитель напряжения и :
А
Тогда в соответствии с (4) мощность резистора :
Вт.
Мощность
Вт
С учетом найденных значений выбираем резисторы: типа МЛТ – 0,01 – 62кОм±5%, типа МЛТ – 0,01 – 75кОм±5%.
Проверим правильность найденных параметров. Для этого аналитически определим максимальный ток и выходную частоту генератора и при помощи программы Electronics Workbench построим модель симметричного мультивибратора.
В соответствии с выражением (14)
Гц.
Подставляя в выражение
численные значения, определяем, что отличие найденной частоты от заданной частоты мультивибратора составляет 2%. Это является приемлемым на практике.
Подставляя численные значения сопротивлений и коэффициента k в (15), вычисляем выходной ток операционного усилителя
мА.
Полученное значение выходного тока меньше 2,5мА, поэтому найденные параметры удовлетворяют условиям задания.
На рис.14 представлена схема имитационной модели симметричного мультивибратора, а на рис.15 диаграммы напряжений.
Рис.14. Модель симметричного мультивибратора
в программной среде Electronics Workbench
T
Рис.15. Диаграммы выходного и емкостного напряжений мультивибратора
Частоту выходного сигнала определяем, как
Гц,
Полученное при моделировании значение частоты f свидетельствует о правильности найденных параметров мультивибратора.