Расчет параметров генератора
Понятие и назначение, особенности и условия эффективного применения генератора прямоугольных импульсов, управляемого напряжением. Принцип его действия и эскизный расчет параметров. Выбор основных электронных компонентов. Анализ работы устройства.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.05.2019 |
| Размер файла | 180,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Название
Генератор прямоугольных импульсов, управляемый напряжением.
2. Назначение
Во многих случаях нужно дистанционно управлять частотой колебаний генератора путем изменения напряжения. Примерами могут служить музыкальные синтезаторы и передатчики с частотной модуляцией. Для этих целей применяются генераторы, управляемые напряжением.
генератор импульс напряжение электронный
3. Основные технические параметры
Uвх=10В; fмакс=1кГц; fмин=100Гц
Rн =2 кОм. Um вых=Uвых нас
4. Принцип действия
Рассмотрим принцип действия генератора. При подключении напряжения питания операционных усилителей (0 и 10В) и некоторого входного напряжения (в обусловленных пределах) на выходе второго операционного усилителя устанавливается напряжение насыщения (под действием положительной обратной связи), которое в соответствии с напряжением питания может быть либо 1В, либо 9В (назовем эти уровни наименьшем и наибольшем выходным напряжением). Какое именно из этих напряжений установится зависит от начального шумового дифференциального напряжения на входе второго операционного усилителя. Транзистор VT1 является полевым транзистором с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа. Его передаточная характеристика (зависимость тока стока от напряжения между истоком и затвором) представляет собой правую ветвь параболы, ветви которой направлены вверх, а вершина лежит на горизонтальной оси левее начала координат.
Примерное изображение передаточной характеристики транзистора
Учитывая то, что транзистор работает в пентодной области (т.е. всегда насыщен), получаем, что ток стока зависит только от напряжения на выходе второго операционного усилителя, а следовательно может принимать два значения, соответствующие наименьшему и наибольшему напряжением на затворе.
С другой стороны поданное на вход схемы напряжение делится резистивным делителем R2/R3 и попадает на неинвертирующий вход первого операционного усилителя, который подобран так, чтобы при заданный условиях задачи он не смог перейти в режим насыщения. Учитывая этот факт и наличие отрицательной обратной связи по принципу виртуального нуля потенциалы на входах равны. В таком случае на инвертирующем входе первого операционного усилителя устанавливается некоторое положительное напряжение, меньшее по величине, чем входное напряжение схемы, и равное напряжению на нетнвертирующем входе. На концах резистора R1 возникает разность потенциалов, вызывающая ток через него. По принципу бесконечно большого входного сопротивления в операционный усилитель ток втекать не может. Ток резистора R1 выбирается так, что бы он находился между двух значения тока через транзистор, оговоренных выше. Учитывая, что конденсатор не может изменить свой заряд мгновенно, на правой его обкладке будут такой же потенциал, как на левой. Этот начальный потенциал должен быть больше чем потенциал на неинвертирующем входе второго операционного усилителя при наибольшем напряжении на его выходе для обеспечения работы генератора. В результате, какое бы не было напряжение на выходе схемы, под действием положительной обратной связи второй операционный усилитель за крайне короткий промежуток времени переводит его в наименьшее. На неинвертирующем входе устанавливается нижнее пороговое напряжение. Соответствующий ему ток через транзистор, как оговорено выше, меньше тока резистора R1, поэтому остальная часть тока протекает через конденсатор, заряжая его, и тем самым уменьшая потенциал на его правой обкладке, и втекает во вход первого операционного усилителя. Когда напряжение на инвертирующем входе второго операционного усилителя становится меньше нижнего порогового, под действие положительной обратной связи усилитель меняет напряжение на выходе на наибольшее. В результате ток через транзистор увеличивается, становится больше тока резистора R1. Остальная часть тока протекает через конденсатор, постепенно разряжая его. Аналогично, когда напряжение на инвертирующем входе второго операционного усилителя становится выше верхнего порогового (соответствующего наибольшему напряжению на его выходе), под действие положительной обратной связи усилитель меняет напряжение на выходе на наименьшее. В результате на выходе появляется последовательность прямоугольных импульсов.
5. Эскизный расчет устройства
Поскольку входное напряжение от 0 до 10В, то напряжение Uси на транзисторе должно составлять единицы вольт (4..7В). Это значение характерно для маломощных транзисторов. В качестве напряжения питания операционных усилителей возьмем 0 и 10В. Следовательно, напряжение на выходе операционных усилителей может изменяться 1 до 9В. Это напряжение подается на затвор транзистора. Для нормальной работы генератора зададим ток через транзистор в пределах от 1 до 5мА. Найдем предельно допустимую мощность транзистора:
Pдоп_max_vt3 < Iс_max * Uси = 5мА * 10В = 50мВт
6. Выбор основных электронных компонентов
1. Полевой транзистор VT1: 2П310Б.
Его параметры:
Максимально допустимая постоянно рассеиваемая мощность = 80.
Температура окружающей среды = 25 С.
Максимально допустимое напряжение сток- исток = 8В.
Максимально допустимое напряжение затвор- исток = 10В.
Максимально допустимое напряжение затвор - сток = 10В
Максимально допустимый ток стока = 20мА.
Максимально допустимое температура окружающей среды = 125С.
Ток утечки затвора = 3нА.
Крутизна характеристики = 3..6.
Начальный ток стока = 1 мА.
Частота = 1000МГц.
2. Операционные усилители: КР1426УД1
Параметры:
Функциональные особенности: общего применения, средней точности, сдвоенный.
Напряжение источника питания: 0 и 10В.
Напряжение смещения нуля = 0.8мВ.
Входной ток = 3нА.
Коэффициент усиления по напряжению = 94дБ.
Скорость нарастания выходного напряжения = 0.7В/мкс
Входное сопротивление = 6МОм.
Потребляемая мощность = 120мВт.
Ширина полосы пропускания = 1МГц.
Корпус: DIP14
7. Принципиальная схема устройства
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Полевой транзистор VT1: 2П310Б.
Операционные усилители (сдвоенный операционный усилитель):КР1426УД1
8. Детальный расчет принципиальной схемы
Учитывая, что напряжение на выходе схемы изменяется от 1В до 9В, зная сопротивление нагрузки (2кОм), найдем максимальный ток через нее
Поскольку входной ток операционного усилителя (3нА) и ток утечки затвора (3нА) очень малы, то для устойчивого функционирования схемы зададим сопротивления R6 и R7 такими, чтобы ток через них был равен току нагрузки, а значения пороговых напряжений были в два раза меньше соответствующих напряжений на выходе. Для этого R6=R7 и R6+R7=Rн. Отсюда получаем:
Найдем значения пороговых напряжений:
Графический расчет полевого транзистора VT1.
По заданным в справочнике параметрам:
Iст=1мА; Uзи=10В; Iс=5мА
составим уравнение параболы и построим ее ветвь:
, где
Передаточная характеристика транзистора
Найдем тока транзистора соответствующие наименьшему и наибольшему напряжению на выходе (здесь и в дальнейшем, если не указаны единицы измерения, то подразумеваются единицы системы СИ):
Очевидно, что для равности длительности самих импульсов и длительность времени между ними ток через конденсатор при его зарядке и разрядке должен быть одинаковым. Очевидно, что
IR1=IR4+IC=const,
тогда IR4min+IC=IR4max-IC = >IC = (IR4min+IR4max)/2 =>
Найдем ток через резистор R1:
Так как напряжение, необходимое для выхода транзистора из области насыщения 5В, то пусть на входах первого операционного усилителя будет напряжение по 6В (в точке l на схеме) и ток через делитель R2/R3 будет такой же как через резистор R1. Тогда найдем сопротивление резисторов R1, R2 и R3:
Составим функцию изменения напряжения в точке a:
При IC =IR1-IR4; IC =-dq/dt; где заряд конденсатора q=C*(Ua-Ul);
Поскольку IR1=(Uвх-Ul)/R1, то Ua=Ul - (Uвх-Ul-IR4*R1)*t/R1*C (график в п. 5)
За некоторое время dT напряжение изменяется на dUa.
dUa= - (Uвх-Ul-IR48R1)*dT/R1*C
Из полученной формулы найдем значение емкости при конкретных значениях dT=0.5 мс (пол - периода при f=1кГц) и dUa=Uпв-Uпн
т.е. С=0.2мкФ
Конденсатор К53-1. Его параметр: номинальное напряжение = 10В.
Резистор R5 выберем достаточно большим, чтобы через него тек пренебрежительно малый ток. R5=Uпв/1мкВ=9 МОм
Т.к. для нормальной работы транзистора нужно Uси=5, то UR4<=Ul-Uси, т.е. UR4<=1В
R4=UR4/IR4max=200 Ом
Подсчет рассеиваемых мощностей на резисторах.
P = I2 * R
PR1 = (0.002862) 2 * 1400 = 11мВт
PR2 = (0.002862) 2 * 1400 = 11мВт
PR3 = (0.002862) 2 * 2100 = 17мВт
PR4 = (0.001262) 2 * 200 = 4мВт
PR5 = (0.001) 2 *9 = 9мкВт
PR6 = (0.0045) 2 * 1000 = 20мВт
PR7 = (0.0045) 2 * 1000 = 20мВт
Исходя из данных расчетов, выбираем резисторы.
МЛТ - 0,125Вт
9. Эскиз размещения элементов и электронных компонентов схемы
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Литература
генератор импульс напряжение электронный
1. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник - 2-е издание, стереотип. - / А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др. Под ред. А.В. Голомедова. М.: Радио и связь КУБК-а, 1994. - 384 с ил.
2. Фишер Дж.Э., Гетланд Х.Б. Электроника - от теории к практике: Пер. с англ. М.: Энергия, 1980. - 400 с. с ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1023).
3. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Сов. радио, 1979 - 368 с., ил.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методы и этапы проектирования генератора пачки прямоугольных импульсов (ГППИ). Обоснование выбора узлов, элементной базы и конкретных типов интегральных схем. Принцип работы управляемого генератора прямоугольных импульсов и усилителя сигналов запуска.
курсовая работа [374,2 K], добавлен 11.01.2011Выбор количества, типов и параметров основных и стояночного генератора. Режимы работы основных генераторов, проверка загруженности по режимам, устройство и принцип действия. Расчет и выбор генераторных автоматов и контакторов. Виды защит генераторов.
курсовая работа [223,7 K], добавлен 26.02.2012Расчет и оптимизация геометрических и электрических параметров трехфазных обмоток статора синхронного генератора. Конструирование схемы обмотки, расчет результирующей ЭДС с учетом высших гармонических составляющих. Намагничивающие силы трехфазной обмотки.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.04.2014Расчет авиационного генератора с параллельным возбуждением. Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и выпрямительного устройства. Выбор схемы выпрямителя. Зависимость плотности тока в обмотках от мощности трансформатора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.01.2014Выбор и обоснование основных размеров. Расчет обмотки статора и возбуждения, пусковой обмотки, магнитной цепи, параметров и постоянных времени. Масса активных материалов. Определение потерь и коэффициента полезного действия. Характеристики генератора.
курсовая работа [654,6 K], добавлен 25.03.2013Современные системы энергоснабжения на судне, их состав. Проектирование электрического судового генератора. Базовые варианты конструкции. Расчет номинальных параметров, значений параметров нахождения критического угла. Построение угловой характеристики.
курсовая работа [190,8 K], добавлен 08.12.2015Выбор схемы генератора импульсов напряжения и общей компоновки конструкции. Расчет разрядного контура генератора, разрядных, фронтовых и демпферных сопротивлений, коммутаторов импульсной испытательной установки. Разработка схемы управления установкой.
курсовая работа [904,3 K], добавлен 29.11.2012Определение напора и расхода воды для гидроэлектростанции, диаметра рабочего колеса, частоты вращения турбины, высоты всасывания и подбор генератора. Расчет энергетических и конструктивных параметров комбинированной ветроэлектрической энергоустановки.
курсовая работа [166,2 K], добавлен 26.12.2015Расчет режима работы генератора импульса токов на эквивалентное сопротивление нагрузки. Расчет конденсатора, зарядного устройства, трансформатора, выпрямителя, индуктивно-емкостного преобразователя. Определение электроэрозионной стойкости разрядника.
курсовая работа [439,3 K], добавлен 18.10.2013Устройство синхронного генератора, экспериментальное подтверждение теоретических сведений о его свойствах. Сбор схемы генератора, пробный пуск и проверка возможности регулирования параметров. Анализ результатов эксперимента, составление отчета.
лабораторная работа [221,2 K], добавлен 23.04.2012Расчет параметров настройки синхронизатора СА-1 для генератора G2, обеспечение его синхронной устойчивости. Выбор и обоснование трехфазного автоматического повторного включения, допустимость его применения на двухцепной линии L3 c двусторонним питанием.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 06.12.2012Устройство, назначение и принцип действия трансформаторов. Расчет электрических величин трансформатора и автотрансформатора. Определение основных размеров, расчет обмоток НН и ВН, параметров и напряжения короткого замыкания. Расчет системы охлаждения.
реферат [1,6 M], добавлен 10.09.2012Определение параметров схемы замещения, потоков мощностей и напряжений в узлах. Расчет действительного предела мощности генератора. Вычисление динамической устойчивости электрической системы при трехфазном и двухфазном на землю коротких замыканий.
курсовая работа [649,5 K], добавлен 11.02.2015Понятие и функциональные особенности вентильного генератора, его внутреннее устройство и взаимосвязь составных элементов. Расчет полюсного и зубцового деления. Определение коэффициента воздушного зазора. Построение характеристики холостого хода.
курсовая работа [234,5 K], добавлен 04.06.2014Расчет и выбор элементов пассивной защиты силовых полупроводниковых приборов от аварийных токов и перенапряжений. Выбор цифровых и аналоговых интегральных микросхем. Расчет генератора высокочастотных импульсов. Внешняя характеристика выпрямителя.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.04.2012Расчет параметров теплообменивающихся сред по участкам. Обзор основных параметров змеевиковой поверхности. Выбор материалов, конструктивных размеров. Распределение трубок по слоям навивки. Определение параметров кипящей среды и коэффициентов теплоотдачи.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.08.2012Выбор типа и основных параметров элемента защиты. Расчет удельных параметров прямой последовательности. Расчет основных режимов короткого замыкания. Расчет уставки и проверка чувствительности измерительного органа тока обратной последовательности.
курсовая работа [325,5 K], добавлен 20.03.2013Защита от однофазных замыканий на землю в обмотке статора синхронных генераторов как одна из важнейших видов защиты. Принцип действия устройства РЗ, расчет его уставок. Особенности защиты. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных образцов РЗ.
курсовая работа [460,4 K], добавлен 21.08.2012Электрическая схема трехфазного генератора. Способы его соединения. Расчет трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузке. Определение общих токов в линейных проводах. Принцип и применение работы дросселя. Расчет общих потерь в магнитопроводе.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 30.10.2014Расчет пазов и обмотки статора, полюсов ротора и материала магнитопровода синхронного генератора. Определение токов короткого замыкания. Температурные параметры обмотки статора для установившегося режима работы и обмотки возбуждения при нагрузке.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.06.2014
