2.3. Расчет усилителя тока передатчика
Выбор излучающего светодиода осуществляется по значению тока в импульсе и по среднему значению этого тока. Для обеспечения большой дальности охраны необходимо пропускать большие импульсные токи через светодиод VD1. В извещателе «Вектор-3» импульсный ток через светодиод АЛ108АМ составляет Im=1A . В данной лабораторной работе зададимся токами Im в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2
-
П/п бригады
1
2
3
4
5
6
7
8
Im (А)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
Коэффициент
усиления по
току КI
усилителя тока определяется по формуле
,
где IVD1 – ток в импульсе через светодиод (в качестве светодиода выбираем идеальный светодиод), IЖМ – выходной ток микросхемы DD2.2.
Например, для микросхемы 561ЛЕ5 выходной ток 0,3мА; ток потребления в статическом режиме 0,5 μκА [5]. Чем меньше Iжм , тем большее Ki должен иметь усилитель: возьмем пятикратный запас в худшую сторону по допустимому нагрузочному току, т.е. примем IЖМ =60 μκА.
По значению
коэффициент усиления по току –
β транзисторы
выбираются так, чтобы
было больше Ki
.
Если 2-х транзисторов не хватает, то надо взять три.
Транзисторы выбираются из условия минимальности их количества с учетом значения β, рассеиваемой на них мощности, их габаритов и суммарной стоимости всех транзисторов.
Расчет резистора R9
R9≈(E-UKЭVT2-UVD1)/I; E=10 В, UVD1≈0,75 В; UKЭVT2 открытого транзистора (0,5 – 3) В. Примем UKЭVT2 =3 В
Определим требуемую
амплитуду
сигнала подаваемого на базу VT1
(UбэVT1).
где Uбэ ≈ 0,75 В – падение напряжения на переходе база–эммитер транзистора.
Значение сопротивления R6 определяется при UвыхDD1.3 ≈ E и выбранном значении R7=50кОм из выражения
Резистор R8 устанавливается для уменьшения влияния обратных токов транзистора VT2 на его режим работы. Выходной сигнал передатчика представлен на рис.3; потребление энергии осуществляется только во время излучения импульса.
IVD2
1А
Рис.3
2.4. Расчет входного устройства приемника Определение значения полезного сигнала снимаемого с входного устройства приемника
Входное устройство представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе VT3, нагрузкой которого являются фотодиод VD2, резисторы R14 и R15 (рис. 2.б). Питание осуществляется от стабилизированного источника E0= 5В. Смещение на базу задается резисторами R11, R12, R13; С4 – фильтрующий конденсатор по цепи питания; С5 – конденсатор для создания положительной обратной связи (см. дальше).
Рассмотрим, какой будет сигнал на выходе VT3 при полностью закрытом и полностью открытом фотодиоде (номиналы элементов приведены на схеме и в библиотеке данных).
Когда фотодиод закрыт (нет света), выходное напряжение каскада достаточно велико и равно:
Когда фотодиод полностью открыт (есть освещение), его сопротивление мало; и выходное напряжение уменьшается и равно:
При расчетах следует использовать следующие значения элементов: E0=5В; R11=3,3 кОм; R12=22 кОм; R13=1 Мом; R14=5,6 кОм;
R15=15 кОм; C4= 10 мкФ, C5=10 мкФ, VD2 – фотодиод; UбЭVT2 =0,75 В; β=200; UVD2=0,75 В.
Таким образом, максимально-возможный перепад напряжения на выходе эмиттерного повторителя составит
Положим, что
реальный перепад напряжения
(значения n приводятся в таблице 3). Рассчитаем значение U1 в дальнейшем будем его использовать при составлении схемы имитатора входного устройства приемника.
Таблица 3
-
П/п бригады
1
2
3
4
5
6
7
n%
5
4
3
2
1
0,8
0,5
Графики тока излучающего диода VD1 и напряжения на выходе транзистора VT3 представлено на рис.4.
