4. Проектирование фазоповоротной схемы

Рис 4.1 Фазоповоротная схема

Z_вн=4400 Ом

Находим х_с:

Принимаем

Находим R:

Принимаем

5. Проектирование устройства сравнения двух синусоидальных величин

Рис. 5.1 Структурная схема двухполупериодного УС по фазе на принципе сравнения времени совпадения с заданным временем

На рис. 5.1 приведена схема УС, которое содержит преобразователи синусоидальных величин в разнополярные сигналы постоянного уровня П₁П₄, логические элементы И₁₍₊₎, И_2(-), ИЛИ, элементы времени ЭВ₁ и ЭВ₂, расширитель импульсов РИ, и выходной элемент ВЭ. Причем преобразователи П₁ и П₃ имеют положительное опорное напряжение, а преобразователи П₂ и П₄ – отрицательное. Логический элемент И₁₍₊₎ выполняет функции И для сигналов положительной полярности, а логический элемент И_2(-) – для сигналов отрицательной полярности, с инвертированием входного сигнала.

Условие срабатывания УС имеет вид

,

где t_гр – граничное время совпадения.

При t_гр = Т/4 характеристика срабатывания УС в плоскости W является прямая, совпадающая с осью мнимых величин.

5.1 Проектирование преобразователей синусоидального напряжения в разнополярные сигналы постоянного уровня п1(п3) и п2(п4).

Рис. 5.2 Принципиальная схема преобразователя

Рис. 5.3 Принципиальная схема преобразователя

5.1.1 Выбор операционного усилителя

Выбираем операционный усилитель К140УД7, который имеет следующие параметры

5.1.2 Выбор типа стабилитрона VD₁(VD₂,VD₃,VD₄).

Стабилитрон VD₁(VD₂,VD₃,VD₄).применяется, если максимальное значение напряжения на входе ОУ (U_{вх.ОУ.max}), больше максимально допустимого синфазного входного напряжения данного типа ОУ.

Выбор типа стабилитрона осуществляется по условию:

U_сф.max = 12 В, тогда U_ст  U_{.сф max} = 12 В.

Поэтому выбираем стабилитрон VD₁(VD₂,VD₃,VD₄):

КС191А - U_ст = 9.1 В

5.1.3 Определение сопротивлений резисторов R₁ и R₄,(R₇ и R₁₀).

Сопротивление резистора R₁ и R₄,( R₇ и R₁₀).выбирается:

Т.к. синусоидальная величина подаётся на входы двух преобразователей, то по заданному сопротевлению нагрузки (R_н=44000 Ом), значение сопротивлений будет 2R_н.

Принимаем R₁ = R₄ = R₇ = R₁₀ = 2R_н = 2 44 =88 кОм

Для выбора типа резистора необходимо определить мощность рассеивания на нём.

Определим мощность на резисторах R₁ и R₄:

Принимаем Р_R1 = Р_R4 = Р_R7 = Р_R10 = Р_{c ном} = 0.5 Вт

Проверка по мощности:

Выбранные сопротивления проходят проверку по мощности.

Окончательно принимаем сопротивления R₁, R₄, R₇ и R₁₀:

МЛТ-0.5-88К±5%

5.1.4 Определение сопротивлений R₂ и R₃,(R_5, R_8, R₁₁ и R_6, R_9, R₁₂).

Сопротивления резисторов R₂ и R₃ определяют значение порогового напряжения:

Для данного случая получаем:

Принимаем R₃ = 0.68 кОм

Определим мощность на резисторах R₂ и R₃:

Принимаем Р_{R2 ном} = Р_{R3 ном} = Р_{c ном} = 0.125 Вт

Проверка по мощности:

Выбранные сопротивления проходят проверку по мощности.

Окончательно принимаем сопротивления:

R₂(R₅,R₈,R₁₁): МЛТ-0.125-100 К±5%

R₃(R₆,R₉,R₁₂): МЛТ-0.125-0.68 К±5%

Результаты выбора элементов преобразователей П1,П2,П3 и П4 сведены в таблицу 5.1

Таблица 5.1

Элемент	Обозначение	Тип
Операционный усилитель	-	К 140 УД 7
Стабилитрон	VD1,(VD2)	КС 191 А
Резистор	R1 и R4,(R7 и R10)	МЛТ-0.5- 88 К±5%
Резистор	R2 и R3,(R5, R8, R11 и R6, R9, R12)	МЛТ-0.125-100 К±5% МЛТ-0.125-0.68 К±5%

5.2 Проектирование логических элементов И₁₍₊₎, И_2(-).

Рис. 5.4 Принципиальная схема элемента И₁₍₊₎

Рис. 5.5 Принципиальная схема элемента И_2(-)

5.2.1 Выбор сопротивления резисторов R₁₃ и R₁₅.

Сопротивления выбираются по условию получения входного тока логического элемента, не превышающего максимально допустимого значения выходного тока источника сигнала, и определяется оп условию

, где

n – коэффициент, учитывающий разброс значений сопротивления резистора, n = 0.05

Принимаем R₁₃ = 3.3 кОм

Определим мощность на резисторах R₁₃

Принимаем Р_R13 = Р_{c ном} = 0.5 Вт

Проверка по мощности:

Выбранные сопротивления проходят проверку по мощности.

Окончательно принимаем сопротивления R₁₃(R₁₅):

МЛТ-0.5-3.3 К±5%

5.2.2 Выбор сопротивления резисторов R₁₄ и R₁₆.

Сопротивление резистора R₁₄ должно быть значительно больше сопротивления R₁₃, и его выбирают по выражению

Принимаем R₁₄ = R₁₆ = 33 кОм

Окончательно принимаем сопротивления R₁₄(R₁₆):

МЛТ-0.125-33 К±5%

5.2.3 Выбор диодов VD₅ и VD₆ (VD₈ и VD₉).

Максимальный прямой ток диодов VD₃ и VD₄

,

Максимальное обратное напряжение:

Выбор диодов осуществляется с учетом выражений:

Выбираем диоды типа:

VD₅(VD₆): КД109А I_пр.доп = 0.3 А, U_обр = 100 В

VD₈(VD₉): КД109А I_пр.доп = 0.3 А, U_обр = 100 В

5.2.4 Выбор типа стабилитрона VD₇(VD₁₀).

Стабилитрон VD₇(VD₁₀) применяется, если максимальное значение напряжения на входе ОУ (U_{вх.ОУ.max}), больше максимально допустимого синфазного входного напряжения данного типа ОУ.

Выбор типа стабилитрона осуществляется по условию:

U_сф.max = 12 В, тогда U_ст  U_{.сф max} = 12 В.

Поэтому выбираем стабилитрон VD₇(VD₁₀): КС191А. - U_ст = 9.1 В

Результаты выбора элементов логических элементов И₁₍₊₎, И_2(-) сведены в таблицу 5.2

Таблица 5.2

Элемент	Обозначение	Тип
Резистор	R13, (R15)	МЛТ-0.5-3.3 К±5%
Резистор	R14, (R16)	МЛТ-0.125-33 К±5%
Диод	VD5, (VD6)	КД 109 А
Диод	VD8, (VD9)	КД 109 А
Стабилитрон	VD7, (VD10)	КС 191 А