2.3.3. Дифференциальный усилитель сигналов рассогласования.
Рис. 5.
Выбор ДУ осуществляется на основе автоматизированного исследования функциональной схемы ИСН . В схеме VT1 ,VT2 - регулирующий элемент, ДУ - ДУ сигнала рассогласования ,
R2 . R3 - делитель выходного напряжения ,
R2 - сопротивление нагрузки ,
U2=Uoп= 1.3320В;
V1 = 24 В - номинальное входное напряжение;
R5 =15 Ом - минимальное сопротивление нагрузки ;
R3 = 666 0м ; R2 = 6834 0м
( Расчет этих параметров приведен ниже ).
Расчет 1 Примера 3
При иходных данных Кu ду=104,Rвых ду=R4=10 кОм проводим расчет статического режима (.op) и схемных функций стабилизатора (.tf v(2) v1). По результатам расчета убедиться, что Uвых=U2 близко к ТЗ. Кроме того посмотреть, удовлетворяет ли стабилизатор по схемным функциям Кu стаб и Rвых, при этом должны выполняться условия:
Rвых расч.<Rвых тз и Кu стаб. расч.<Ku стаб. тз,
Кu стаб. тз=(1/Кст.)*(Uвых/Uвх), где Кст.- коэффициент
стабилизации.
Параметры для расчета:
V1=(Uвх макс+Uвх мин)/2=(18+30)/2=24 В.
V2=1.3320 В=Uоп.
R5=Uвых/Iн макс=15/1=15 Ом.
Пусть ток делителя Iдел=2mА. В первом приближении полагаем
Uзи=0, Iвх=0, тогда
UR3=Uоп*Uвых=Uоп*(R2+R3)/R3 и
R3=Uоп/Iдел=1,3320/2*10-3=666 Ом,
R2=Uвых*R3/Uоп-R3=15*666/1.3320-666=6834 Ом.
Программа для автоматизированного расчета:
(Sobashnikov)
r1 2 6 500
r2 2 4 6834
r3 4 0 666
r4 5 7 10k
r5 2 0 15
r6 3 0 10meg
q1 1 5 6 tna
q2 1 6 2 kt815b
e1 7 0 3 4 1E4 - Зависимый ИНУН и коэфф. передачи 104
v1 1 0 dc 24 ac 1
v2 3 0 dc 1.3320
.lib lab.lib
.op
.tf v(2) v1
.end
Результаты расчета:
|
U1 |
U2 |
U3 |
U4 |
U5 |
U6 |
U7 |
|
24.0000 |
14.9800 |
1.3320 |
1.3302 |
16.7050 |
15.9570 |
18.1600 |
Вывод:
Мы получили U2 близким к ТЗ,
Кu стаб. расч.=v(2)/v1=4.246E-05,
Rвх=1,586E+05, Rвых=2,843E-03,
Ku стаб=3,125*10-5
Таким образом, мы получили, что расчетные значения Rвых и
Ku стаб не удовлетворяют ТЗ (Кu стаб. расч.> Ku стаб и
Rвых расч.> Rвых !!!)
Расчет 2 Примера 3
При исходных данных расчета 1 начинаем менять Кu ду.
Результаты расчета 2:
|
Кu ду |
Кu стаб. |
Rвых |
|
103 |
4,081*10-4 |
2,768*10-2 |
|
3*103 |
1,401*10-4 |
9,41*10-3 |
|
104 |
4,246*10-5 |
2,843*10-3 |
|
3*104 |
1,420*10-5 |
9,495*10-4 |
|
105 |
4,263*10-6 |
2,851*10-4 |
Выбираем Кu ду ближайший, удовлетворяющий требованиям ТЗ:
Кu стаб.=3,125*10-5, у меня ближайшее подходящее это
Кu срач.= 1,420*10-5 ,при Кu ду=3*104
Вывод: при увеличении Кu ду уменьшаются Rвых и Кu стаб.
Расчет 3 Примера 3
При исходных данных расчета 1 начинаем менять Rвых ду.
Результаты расчета:
|
Rвых ду=R4 |
Ku стаб |
Rвых |
|
103 |
2,45*10-6 |
1,875*10-4 |
|
3*103 |
5,063*10-6 |
3,569*10-4 |
|
104 |
1,420*10-5 |
9,495*10-4 |
|
3*104 |
4,028*10-5 |
2,64*10-3 |
Вывод: при увеличении выходного сопротивления ДУ Ku стаб и Rвых увеличиваются.
Таким образом, по результатам расчета выбираем из банка данных ДУ рис. 6. (А4).
( Усилитель выбираем так, чтобы Кu ду усилителя из банка было больше рассчитаного, а Rвых усилителя было меньше рассчитаного).
При этом получаем следующие параметры усилителя:
Кu ду=60*104, Rвых ду=10 кОм.
Расчет 4 Примера 3
Подставляем значения выбранного усилителя в исходные данные и проводим окончательный поверочный расчет с целью убедиться, что параметры(Ku стаб, Rвых) выбранного ДУ будут лучше чем в ТЗ.
Результаты расчета:
Ku стаб=7,103*10-6< Ku стаб. расч.=3,125*10-5 по ТЗ
Rвых=4,75*10-4<Rвых по тз=10-3
Вывод: параметры (Ku стаб, Rвых) выбранного ДУ превосходят соответствующие параметры в ТЗ.
Расчет 5 Примера 3
При исходных данных расчета 4 увеличиваем сопротивление нагрузки R5=Rн в 100 раз. Сделать вывод, как изменится Ku стаб и Rвых при уменьшении тока нагрузки Iн. Укладываются ли они при этом в ТЗ?
Результаты расчета:
Ku стаб=2,375*10-7<3,125*10-5
Rвых=7,176*10-4<10-3
Вывод: все параметры по прежнему удовлетворяют ТЗ, Ku стаб даже уменьшилось, а Rвых несколько увеличилось, но в допустимых пределах.
Расчет 6 Примера 3
При исходных данных расчета 4 снимаем ЧХ Ku стаб.
Программа для автоматизированного расчета:
(Sobashnikov)
r1 2 6 500
r2 2 4 6834
r3 4 0 666
r4 5 7 10k
r5 2 0 15
r6 3 0 10meg
q1 1 5 6 tna
q2 1 6 2 kt815b
e1 7 0 3 4 1E4
v1 1 0 dc 24 ac 1
v2 3 0 dc 1.3320
.lib lab.lib
.ac dec 5 100 10meg
.probe
.end
По результатам расчета строим график 5.
Вывод: из графика видно, что на низких частотах Кu стаб от частоты не зависит, но, начиная примерно со 100кГц (высокие частоты), начинает увеличиваться с увеличением частоты.