Глава 2: расчет

2.1 расчет стабилизированного источника питания

Исходные данные:

U_вх=220[В] – напряжение сети переменного тока;

f=50[Гц] – частота сети переменного тока;

U_н=+∕-15[В] – выходное напряжение;

I_н=100мА =0,1[А]– выходной ток;

α=0,5[%] – допустимый коэффициент пульсаций.

Расчёт выпрямителя

Рис.2.1.1 Источника питания с емкостным фильтром

В данной схеме будем использовать идеальные диоды.

Находим сопротивление нагрузки: R_н= U_н/ I_н=15/100=150[Ом].

Возьмем напряжение и ток на нагрузке равными:

U_н^*=1,5*U_н=1,5*15=22,5[В]; I_н^*=1,5*I_н=1,5*0,1=0,15[А].

Находим ёмкость конденсатора:

С=10/(R_н*f)=10/(150*50)=0,001[Ф]=1[мФ]

Находим разность амплитуд напряжений ∆U= U_н^max- U_н^min:

∆U= I_н/( 2*С*f)=0,1/( 2*1*10^-3*50)=1[В]

Примем разность амплитуд напряжений равной:

∆U^*=1,5*∆U=1,5*1=1,5[В]

Находим максимальное напряжение на нагрузке:

U_н^max= U_н^*+∆U^*/2=22,5+1,5/2=23,25[В]

Напряжение, преобразованное трансформатором, будет равно:

U₂= U_н^max/ =23,25/ =16,5 [В]

Находим коэффициент трансформации:

К= U_вх/ U₂=220/16,5=13

Так как входное напряжение не постоянно, то найдем напряжение, преобразованное трансформатором, и напряжение на нагрузке для U_вх=190В и для U_вх=250В(результаты представлены в таблице):

Uвх, [В]	К	U2, [В]	Uн, [В]
190	13	15	23
220		17	25
250		19	29

Выберем номинальные значения элементов по ряду Е12.

R=150[Ом], С=1[мкФ]

Рассчитаем параметрический стабилизатор напряжения:

Рис.2.1.2 Схема параметрического стабилизатора напряжения

U_н = U_ст=15[В];

I_вх = I_ст + I_н

Находим R_б в данной схеме

R_б = (U_вх -U_ст )/ (I_ст + I_н )= (23 -15 )/ (0,1 + 0,1 )=40[Ом]

Выберем номинальные значения элементов по ряду Е12.

R_б=39[Ом]

2.2 Расчет активного фильтра на ОУ

Исходные данные:

f_р=5[кГц] – резонансная частота;

Q=2 – добротность фильтра;

K=5 – коэффициент усиления по напряжению на резонансной частоте.

1. Расчет пассивного фильтра ВЧ второго порядка:

Рис. 2.2.1 пассивный фильтр ВЧ второго порядка

Зададим индуктивность катушки L=1мГн.

Решим систему уравнений

Частота среза вычисляется по формуле: ω₀= =3,14*2*5* =31400 [Гц]

имеем емкость конденсатора C=1[ мкФ] и сопротивленик резистора приблизительно : R=16 [Ом].

Расчет активного фильтра ВЧ второго порядка на ОУ

Рис. 2.2.2 Активный фильтр ВЧ второго порядка

Исходные данные:

1- частота среза f₀=5[кГц];

2. -добротность фильтра Q=2;

3. -коэффициент усиления по напряжению K_U=5.

4. Из ранее выполненых вычислений сдедует, что

ω₀= =3,14*2*5* =31400 [Гц];

f – частота среза;

5. Зададим значени C₁=C2=2[nФ];

6. Найдем значение R₁,R₂ ;

R=1/ωC=1/31400*2*10^-6=16[kОм]

C₁=C2=2nФ; R₁=R₂ =16[kОм].

2.3 Расчет генератора треугольных сигналов на ОУ

Рис. 2.3.1 Генератор сигналов треугольной формы

Для схемы генератора рассчитываем период : Т=

Рассчитываем значения резисторов R₃,

Выбираем значение резистора R₁ =1[ kОм], R₂=6.2 [kОм] и емкость С=1.5[nФ]; значение U_ст берём из характеристики стабилизатора U_ст=4.8[B], U_выхmax=5[B]

U_выхmax =U_ст ;

R₃= (U_выхmax / U_ст )* R₁ =1 [kОм];

Подставляя всё в формулу:

T=4CR₃R₄/R₁ ;

Найдем значение R₁ :

R₁= T R1/4CR3R4=50[kОм]