Розрахунок електронного пристрою і генератора імпульсів

курсовая работа

2.6 Розрахунок окремих вузлів схеми

Для всіх мікросхем з оу я використовую операційний підсилювач 574УД1В. Зазначимо, що мультивібратори № 1 і № 2 однакові.

Електричні параметри ОУ 574УД1В.

№ п/п	Найменування параметра	Позначення	Числ. значення
1	Напружне накопичення	U_п	5/15В
2	Вхідне диференціальне накопичення	U_вх_._диф_.	15В
3	Синфазне вхідне накопичення	U_вх_._сф_.	5В
4	Сопротивлення нагрузки	R_н	2кОм
5	Температура окружающей природе	T	-60/+85⁰С
6	Максималне вихідне напруження	U_вых_макс	10В
7	Напруга зміщення	U_см	100мВ
8	Вхідний струм	I_вх	0,2нА
9	Разность вхідних струмів	Д I_вх	0,15нА
10	Струм потреби	I_пот	5мА
11	Коефіциєнт усилення напруги	К_у,u	50
12	Частота одиничного усиленя	f₁	1Мгц
13	Коефіцієнт ослабленя синфазних вхідних струмів	К_ос_._сф	64дБ
14	Скорость нарастаня вихідного струму	V_Uвых_._макс	100В/мкс

На вхід йде сигнал:

Далі сигнал ділиться і надходить на транзисторний ключ і на диференціальну ланцюжок мультивібратора № 2. Транзисторний ключ інвертує надійшов сигнал.

Точка 1:

Використовуємо транзистор КТ315Е з наступними характеристиками:

Тип
КТ315Е	200	50-350	0,2	0,15	15	0,1	100

Отже

Для підвищення помехоустойчивости вибираємо ступінь насищення , тоді

(Так як в стандартному ряді немає опору з номіналом в то я замість резистора поставив послідовно два опору номінали яких і відповідно)

Диференціальна ланцюжок мультивібратора № 1 перетворює сигнал наступним чином:

Точка 2:

Для цього має виконуватися умова

, тогда

Вибираємо

Цей перетворений сигнал йде на діод VD11, який пропускає на вхід чекаючого мультівібратор тільки негативний сигнал, зрізаючи позитивний:

В якості всіх діодів в схемі використовується імпульсний діод Д9В з наступними характеристиками:

U_обр_._и_._max

I_пр_{, с}_р_._max

I_пр_._и_._м

t_вос_{, о}_бр

U_пр

I_пр

I_обр

Т_с_max

30В

20мА

0,8

1В

250

70⁰С

Отриманий сигнал надходить в момент часу час 10 мкс на вхід чекаю чого мультівібратор № 1.

Розглянемо режиму мультівібратор на основі DA1 (ОУ 574УД1В). Для забезпечення стійкого стану чекає мультивібратора в ланцюг негативного зворотного звязку включають діод VD21 паралельно ємності С21, так що напруги на діоді і на ємності С21 завжди рівні. Ця напруга надходить на інвертується вхід ОУ.

У вихідному стані:

Де UVD21 - падіння напруги на відкритому діоді VD21. В цьому випадку порогове напруга на не інвертується вході операційного підсилювача визначається як,

Задамося:

, тоді:

то напруга на виході незмінно і відповідає стійкого стану мультивібратора.

У момент часу t1 = 10 мкс на не інвертується вхід ОУ через диференціатор і діод VD11 приходить імпульс позитивної полярності при цьому виконується умова Uзап max ? 2 UПВ, тоді різницеве напруга на входах ОУ визначається як: і мультивибратор переходить в режим витримки, тобто напруга на його виході ставати рівним:

а напруга на не інвертується вході одно нижньому порогу спрацьовування компаратора:

Тоді по негативного зворотного звязку діод VD21 закривається і струм починає заряджати ємність C21 до верхнього порогового напруги UПВ. Як тільки виконується умова:

мультивібратор переходить у стійкий початковий стан (режим очікування) і напруга на його виході ставати рівним. Цей момент часу t2 = 18 мкс є закінченням циклу роботи мультивібратора.

Величина називається тривалістю імпульсу того, що генерується мультивібратором, що чекає. Вона обчислюється за формулою:

. Нехай , тоді:

(оскільки в стандартному ряду немає опору з номіналом в те я замість резистора поставив послідовно три опори номінали яких, і відповідно).

Таким образом: умова виполняється.

З виходу очікуючого мультивібратора отримуємо:

Крапка 4

Після чого сигнал поступає на диференціальний ланцюжок мультивібратора №3. Отримуємо сигнал:

Крапка 5:

Далі сигнал поступає на Vd12, який пропускає позитивний імпульс.

, тоді

Вибираємо

Крапка 6

Далі сигнал поступає на вхід мультивібратора, що чекає №3. Розглянемо мультивібратор, що чекає, на основі Da3 (ОУ 574УД1В). Для забезпечення стійкого стану мультивібратора, що чекає, в ланцюг негативного зворотного звязку включають діод Vd23 паралельно ємкості С23, так що напруга на діоді і на ємкості С23 завжди рівні . Ця напруга поступає на інвертуючий вхід ОУ. У вихідному стані:

де Uvd21 - падіння напруги на відкритому діоді Vd21. В цьому випадку порогова напруга на не інвертуючому вході операційного підсилювача визначається як

, тогда:

і оскільки різниця напруги на входах Da3 рівна

та напруга на виході незмінно і відповідає стійкому стану мультивібратора. У момент часу t1=18 мкс на не інвертуючий вхід ОУ через диференціатор і діод Vd12 приходить імпульс позитивної полярності при цьому виконується умова Uзап max? 2 UПН, тоді різницева напруга на входах ОУ визначається як: і мультивібратор переходить в режим витримки, тобто напруга на його виході ставати рівним:, а напруга на не інвертуючому вході дорівнює верхньому порогу

Тоді по негативному зворотному звязку діод Vd23 закривається і струм починає заряджати ємкість C22 до верхньої порогової напруги UПВ. Як тільки виконується умова:

, тоді:

(оскільки в стандартному ряду немає опору з номіналом в те я замість резистора поставив послідовно три опори номінали яких, і відповідно) Перевіримо умову зворотного звязку

З виходу мультивібратора, що чекає, отримуємо:

Крапка 7:

Далі сигнал поступає на діод Vd4, який пропускає позитивний імпульс:

Крапка 8:

Мультивібратори №1 і №2 і їх диференціальні ланцюжки однакові, відмінність в їх роботі полягає в тому, що мультивібратор №1 перетворить сигнал, який інвертований транзисторним ключем, а мультивібратор №3 перетворить сигнал, який йде з входу.

Тоді після диференціального ланцюжка сигнал матиме вигляд:

Крапка 2:

Далі сигнал поступає на діод Vd12.

Крапка 3:

На виході мультивібратора №3 сигнал матиме наступний вигляд:

Крапка 4:

Далі сигнал поступає на діод Vd5, який пропускає негативний імпульс:

Крапка 8:

Отримані імпульси (18-23 мкс і 50-58 мкс) проходять на опори і діоди Vd6 і Vd7, які є стабілітронами 2С147-Т1 з характеристиками:

U_сб_._ном

U_ст_._max

U_ст_._mшт

I_ст

I_ст_._min

I_ст_._max

P_max

R_ст

б_ст•10^-2

дU_ст

Т_с

Т_сmax

4,7В

4,9В

4,4В

3 мА

1 мА

10,6 мА

50 мВт

220 Ом

-8% ⁰С

1,5%

35 ⁰С

125 ⁰С

Розрахунок переваг по потужності:

Резистори R_Б

Вибираємо зі стандартного ряду потужностей Р = 0,125Вт

Резистори R_К

Вибираємо зі стандартного ряду потужностей Р = 0,125Вт

Резистори R₁₁

Вибираємо зі стандартного ряду потужностей Р = 0,125Вт

Резистори R₄₁ и R₄₂