Этапы расчета задачи № 5.3.2 (по указанию преподавателя)

19. Расчет схемы рекомендуется проверить построением в программе WORKBENCH.

Необходимо установить резистивные и емкостные элементы в соответствии с рассчитанными значениями. Транзисторы в программе WORKBENCH можно выбрать произвольно, установив соответствие между отечественными и импортными компонентами [13], [14].

К соответствующим точкам схемы (например, стоку и затвору) необходимо подключить виртуальный осциллограф (два канала).

Запустив программу на расчет, определить по осциллографу: амплитуду, форму, частоту сигналов на элементах мультивибратора. U_си1, U_си2, U_з1, U_з2, U_c1, U_c3, I_с1, I_с3. Сравнить полученные значения со своими расчетными данными.

Иногда (при правильном расчете параметров схемы) при запуске программы WORKBENCH на осциллографе нет устойчивого сигнала или наблюдается прямая линия. Для устранения этого недостатка желательно:

а) еще раз проверить расчет своей схемы;

б) включить программу на выполнение, и поставить на осциллографе самое низкое значение развертки сигнала; выключить и включить заново программу на исполнение, добиться появления устойчивого сигнала подбором необходимой развертки;

в) подобрать другой тип транзисторов из библиотеки WORKBENCH, после чего выполнить пункт 19.

Задача № 5.4

Расчет компенсационного стабилизатора

Схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа приведена на рис. 5.8. Требуется рассчитать стабилизатор, удовлетворяющий условиям варианта, приведенного в таблице 5.5.

Рис. 5.8. Схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа

Известны следующие параметры: U_вх – входное напряжение; U_вх – нестабильность входного напряжения; I_нmax - максимальный ток нагрузки; К_cт – коэффициент стабилизации; E₀- напряжение питания базовой цепи регулирующего транзистора; U_min  U_max – диапазон плавной регулировки входного напряжения.

Таблица 5.5

Задание к задаче № 5.4

Параме- тры	Последняя цифра номера зачетки											Пример
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Uвх,В	-20	-21	-22	-23	-24	-25	-25	-27	-25	-26	24
Uвх,В	1	1,5	2	2,5	1	1,5	2	2,5	1	1,5	2
Iнmax, А	2,5	1	1,5	2	2,5	1	1,5	1	1,5	2	1,5
E0, В	-26	-27	-28	-29	-30	-31	-31	-32	-31	-32	30
	Предпоследняя цифра номера зачетки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Кст10^3	1	1,5	2	2,5	2	1,5	1	2	3	2	1
Umin, В	-8	-9	-10	-11	-12	-13	-13	-14	-13	-12	-12
Umax, В	-12	-13	-14	-15	-16	-17	-17	-18	-17	-17	-16

Для электрической схемы, соответствующей номеру варианта и изображенной на рис. 5.8, выполнить следующие этапы расчета.

1. Зарисовать схему последовательного КС и записать задание, соответствующее номеру варианта (рис. 5.8, табл. 5.5). Описать назначение элементов схемы и принцип ее работы.

2. Определить (рассчитать) параметры схемы.

3. Максимальное напряжение коллектор- эмиттер регулирующего транзистора VT1 U_кэ1max=U_вх + U_вх − U_нmin=U_вхmax  U_нmin

U_кэ1max = −24 – 2 − (−16) = −14 В.

4. Максимальная мощность Р_к1max, рассеиваемая на транзисторе VT1

Р_к1max = U_кэ1maxI_нmax Р_к1max = 21 Вт.

5. По данным расчета п. 2, 3 необходимо выбрать транзистор VT1, для которого:

U_кэ1max < U_кэдоп; I_к1  I_нmax < I_доп; Р_к1max < Р_кдоп.

6. Требуемым параметрам удовлетворяет транзистор типа П216В с параметрами:

U_кэдоп = 35 В; I_доп = 7,5 А; Р_кдоп = 24 Вт; _ <= 30; r_к1 = 6 кОм.

7. Для создания опорного напряжения U_оп выбираем стабилитрон типа Д814А с параметрами:

U_ст = U_оп = 8 В; r_диф = 6 Ом; I_стн = 20 мА.

8. Максимальное напряжение коллектор-эмиттер усилительного транзистора VT2

U_кэ2max  U_нmax  U_оп U_кэ2max = −16 − (−8) = − 8 В.

9. Исходя из условия U_кэ2max < U_кmaxдоп, выбираем в качестве усилительного элемента транзистор типа П416Б с параметрами:

_ = 90…250; I_к2доп = 25 мА.

10. Из условия I_к2  I_э2 < I_к2доп выбираем значение I_к2  I_э2 = 10 мА.

11 .Среднее напряжение на входе

U_нср = (U_min + U_max)/2 U_нср = 14 B.

12. Сопротивление балластного резистора R_б

R_б = |U_нср U_оп|/(I_стн I_э2) R_б = [(12 +16)/2 − 8]/(20−10)] = 0,6 кОм.

13. Ток I_б1max базы VT1

I_б1max = I_нmax/(₁+ 1) I_б1max = 1,5/(30 + 1) = 48,4 мА.

14. Ток I_кR1 через резистор R_к1

I_кR1 = I_к2 + I_б1max I_кR1 = 10 + 48,4 = 58,4 мА.

15. Сопротивление R_к, обеспечивающее нормальную работу схемы при полном токе нагрузки I_н = I_нmax

R_к = |E₀ −U_нmax|/I_кR1 R_к = (30 − 16)/58,4 = 240 Oм.

16. Расчет делителя напряжения на резисторах R₁, R₂, R₃.

17. Принимается, что если движок потенциометра R₂ находится в крайнем верхнем положении, то выходное напряжение стабилизатора имеет заданное по условию минимальное значение U_нmin. В крайнем нижнем положении движка выходное напряжение максимально U_нmax. В этом случае выполняются следующие соотношения:

|U_нmin  U_оп| = I_делR₁; (1)

U_оп = I_делR₃ ; (2)

|U_нmax  U_оп| = I_дел(R₁ + R₂) (3)

18. Значение тока I_дел, с учетом выполнения соотношения I_дел = 20I_б2

I_дел = 20I_б2 = 20I_к2/(_2min + 1) I_дел = 2010/(90 + 1) = 2,2 мА.

19. Значение R₁ из (1) R₁ = 1,82 кОм.

20. Значение R₂ из (3) R₂ = 1,82 кОм.

21. Значение R₃ из (2) R₃ = 3,6 кОм.

22. Объяснить принцип работы последовательного компенсационного стабилизатора.