Ефремов

Режим кінцевого транзистора визначають згідно зі схемою заміщення вихі-

дного каскаду

Iк4		U			=			26,999		7,697 А.
		rкн4
				r3			0,1076 3,4
I			Iк4	S		=		7,697 1,2		1,68 А.
	б4							5,5067
				4
U бе4 U б04 Iб rбн = 0,55 1,68										0.608 1,57 В.

де S=1,2 – коефіцієнт насичення.

Для забезпечення заданого режиму транзистора визначають величину опору обмежуючого резистора, який є одночасно і колекторним навантаженням попере-

днього каскаду

R6	U U	бе4		26,999 1,58	15,15 Ом.
	Iб4		1,6776

3.2Вибір стабілітрона і транзистора вимірювальної частини

Вибір стабілітрона VD1 і транзистора вимірювальної частини VT1 викону-

ється одночасно на підставі співвідношень

U

0,5U , I

Iк1max

, U

2U , I

I

,

P

ст min

β1

к1max

к1max

ст max

UP

0,5 26,99

13 В.

IСТ m in

0,5

0,0384615 A.

13

де UР – напруга пробою стабілітрона

Вище зазначеним вимогам відповідає стабілітрон ZPD 13 з параметрами:

U P	13 В , IСТ min	0,005 A, PСТ 0,5 Вт.
				Арк.
			ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	10
Змн.	Арк. № докум.	Підпис Дата

Знаходимо максимальний струм стабілітрону VD1, А

I		PСТ		0,5	0,038
	СТ max	U P	13

Знаходимо диференційний опір стабілітрону, Ом

	rСТ	U	13,06		13	0,06		2,07
		I	0,034		0,005	0,029

Знаходимо критичні параметри вимірювального транзистору VT1

U K1max U	2 26,999 53,998 В.
IK1max	ICTmax 0.038 A.

Згідно каталогам програми Multisim, та критичних параметрів обираємо транзистор BC182BP з критичними параметрами: U K1max 50 В , IK1max 0,1 A.

Визначаємо параметри великого сигналу транзистора BC182BP

Рисунок 3.2 – Схема ввімкнення транзистора VT1 для дослідження параметрів великого сигналу

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Значення параметрів великого сигналу отриманих у результаті моделю-

вання:U Б01 0,7 В , UБН1 0,9 В , IБН1

0,025 А , UКН1 0.102В , IКН1 0,086 А .

Знаходимо інваріантні параметри: вихідний та вхідний опір в стані наси-

чення та статичний коефіцієнт передачі струму

r

U КН1

=

0,102

1,186 Ом.

КН1

I КН1

0,086

r

U БН1

U Б01

=

0,9

0,7

8 Ом.

БН1

I БН1

0,025

IK1

=

0,086

3,44

1

IБ1

0,025

Обираємо критичні параметри транзистору VT3 за умовами

U K3max U			2 26,999 53,998 В.
IK3max		U	26,999			1,78 A.
		RK	15,15

Згідно каталогам програми Multisim, та критичних параметрів обираємо транзистор BD135 з критичними параметрами: U K3max 45 В , I K3max 2 A.

Згідно схемі рис.3.3 визначаємо параметри великого сигналу транзисто-

ра BD135: U Б03 0,65 В , U БН3 1,2 В , IБН3 0,119 А , U КН3 0,532В , IКН3 1,747 А .

Рисунок 3.3 – Схема ввімкнення транзистора VT3 для дослідження пара-

метрів великого сигналу

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Знаходимо інваріантні параметри: вихідний та вхідний опір в стані наси-

чення та статичний коефіцієнт передачі струму

r

U КН3

=

0,532

0,3045 Ом.

КН3

IКН3

1,747

r

U БН3

U Б03

=

1,2

0,65

4,62 Ом.

БН3

I БН3

0,119

I K3

=

1,747

14,68

3

I Б3

0,119

Введення додаткових каскадів необхідно для забезпечення протифазної роботи транзистора вимірювальної частини VT1 і кінцевого транзистора. Поряд з цим додаткові каскади виконують функцію ключового підсилювача.

Наступний каскад виконується на транзисторі VT2 p-n-p типу малої поту-

жності, який повинен відповідати нижче зазначеним параметрам.

U K2max U 2 26,999 53,998 В.

IK2max IБН3 0,119 A.

Згідно каталогам програми Multisim, та критичних параметрів обираємо транзистор 2N3251 з критичними параметрами: U K2max 40 В , IK2max 0,2 A.

Визначаємо параметри великого сигналу транзистора 2N3251

Рисунок 3.4 – Схема ввімкнення транзистора VT2 для дослідження пара-

метрів великого сигналу

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Значення параметрів великого сигналу отриманих у результаті модулю-

вання:U Б02 0,68 В ,UБН2 1,158 В , IБН2 9,563 мА ,UКН2 0,619В , IКН2 0,194 А .

Знаходимо інваріантні параметри: вихідний та вхідний опір в стані наси-

чення та статичний коефіцієнт передачі струму

r

U КН2

=

0,619

3,19 Ом.

КН2

I КН2

0,194

r

U БН2 U Б02

=

1,158

0,68

25 Ом.

БН2

I БН2

9,563 10 3

I K2

=

0,194

20,29

2

I

9,563 10 3

Б2

Згідно синтезуючій схемі регулятора напруги рис.3.5, необхідно знайти значення опору R5. Якщо розглянути коло rКН2 R5 rБН3 , як подільник напруги,

то значення опору дорівнює, Ом.

R5	U	Р Н U КН2 U БН3		26,6 0,619 1,2	208,24
		IБН3	0,119

Рисунок 3.5 – Схема електрична принципова регулятора напруги

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3.3 Розрахунок вимірювальної частини регулятора

Для вимірювального моста рівняння, які описують стан схем, дозволя-

ють одержати значення опорів резисторів та струмові режими кіл:

Uб01	Icт min (R3 R1 ),
U	Icт min (R1	R2 ),
U	Up Icт min R3 ,
Виразимо із системи рівнянь опори R1 ,		R2 , R3 , Ом.

R

R

U Б01

2799,8

0,7

2659,8 ;

1

3

I СТ min

0,005

R2

U

R1

26,999

2659,8

2740 ;

IСТ min

0,005

R3

U U P

26,999

13

2799,8 .

IСТ min

0,005

Із системи рівнянь приведеної нижче виразимо значення опору R4 , Rz та

значення струму I '

, I ' .

3

2

Ucт

Up

rcт

Iк1

β1

1

І3 ,

β1

U

I3R3

Ucт ,

Uб 2

Iк1 (R4

rкн1 ) Ucт ,

Uб01

I2 R2

Ucт rем Ік1

β1

1

,

β1

U

I2 R2

I2

Iк1

Rz R1

,

β1

Rz

R1

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Методом підстановки визначаємо:

Напруга на базі транзистора VT2, В.

						U		Б2		U				I	БН			r			26,999						9,563 10 3 49,98				26,521
																			БН
								U Б2					UСТ								26,521							13,239
					R4														rКН1											1,186 153,26 Ом.
											I	К1															0,086
		U '			U			r		I				1		1					26,201						13	2,0689 0,086			3,44		1
						P					K1
								CT																							3,44
I	'														1																							0,0046 A.
3							R3			rCT																		2799,8	2,0689
	U				U					r		I				(		1			1		) 0,7				13,239		0,6 0,086		(	3,44	1		)
				Б01			СТ							K1
										em																					3,44
I '																		1																				0,0051A.
2										R2																			2740

І падіння напруги на стабілітроні, В.

U		U		r	I		1	1	I '	13 2,0689 0,086	3,44	1	0,0046 13,239
	CT		P			K1
				CT					3		3,44
								1

Значення опору кола зворотного зв’язку, Ом.

										R			Z		R				U '		I		'	R		;
																1							2	2
										R						R			'			I K1
											Z					1				I 2
																								1
		R		U '			I ' R	2													12,227					2659,8
Rz		1					2																					479,43309 .
	R I '			I K1			U	' I '						R					2659,8				0,0301				12,227
																2
1		2									2
				1
На підставі законів Ома та Кірхгофа знаходимо значення струмів I1' та I z'
		I '	U ' I '			2	R				26.201								0.0051 2740
							2																				0.004597 A
		1		R1															2659.8
																													Арк.
																ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3													16
Змн. Арк. № докум.		Підпис				Дата

I '	U '	I ' 2	R	26.201 0.0051 2740
			2			0.0255A
z		Rz		479.43309

3.4 Знаходження ємності конденсатора зворотного зв’язку Cz

Ємність конденсатора зворотного зв’язку СZ визначають для найбільш не-

сприятливого режиму переключення вихідного транзистора. Цей режим має міс-

це під час мінімальної шпаруватості γ 0,9 та частоти регулювання напруги

fmin 20Гц . Враховуючи ці міркування, ємність конденсатора визначають з ви-

разу

CZ		1	γ		.=	1 0,9	0,0000009 0,9 мкФ
						20 (2659,8 2740)
	fmin	R1		R2

3.4 Визначення номіналів елементів схеми

Шкала опорів резисторів типу МЛТ (ряд Е24): 1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.5; 1.6; 1.8; 2.0; 2.2; 2.4; 2.7; 3.0; 3.3; 3.6; 3.9; 4.3; 4.7; 5.1; 6.2; 6.8; 7.5; 8.2; 9.1.

Шкала потужностей резисторів типу МЛТ (Вт): 0.05; 0.125; 0.25; 0.5; 1.0;

2.0.

Потужність, яка розсіюється резисторами, визначається за найбільшим значенням струму, що проходить через них за формулою Pi Ii2 Ri .

Номінали опорів і потужностей резисторів вибирають найближчими бі-

льшими по відношенню до розрахованого значення.

Розраховані та вибрані значення номіналів резисторів та їх потужності вказані у таблиці 1

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 1 – Значення номіналів резисторів та їх потужності

Параметр	R1	R2	R3	R4	R5	Rz	Rk
RРОЗРАХОВАНЕ , Ом.	2659,8	2740	2799,8	153,26	208,24	479,433	15,15
RНОМІАЛЬНЕ, Ом.	2,7K	2,7K	2,7K	150	200	470	15
	300
PРОЗРАХОВАНЕ , Вт.	0,057	0,057	0,057	19,11 10 12	1,6 10 6	1482,4 10 12	14,17
	0,006
PНОМІНАЛЬНЕ, Вт.	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	21од.
	0,05						2Вт.

Оскільки, розрахункова потужність резистору Rk перевищує 2Вт, необ-

хідно здійснити паралельне ввімкнення більшої кількості резисторів, для отри-

мання заданої потужності.

З урахуванням ряду резисторів МЛТ (ряд Е24), візьмемо двадцять один резистор потужністю 2 Вт так, щоб RЕКВ 15 Ом.

Значення ємності вибираємо найближчим до менших за шкалою ряду Е12,

яке становить СZ 1,8 мкФ.

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4 ОПТИМІЗАЦІЯ ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ ЗА ДОПОМОГОЮ МАШИН-

НОГО МОДЕЛЮВАННЯ

4.1 Робота регулятора напруги в статичних режимах

Для перевірки працездатності схеми у програмі Multisim збираємо синте-

зуючу схему регулятора напруги. У схему вводяться контрольні амперметри і вольтметри. Шляхом збільшення питомої напруги до напруги спрацювання U ,

спостерігають за зачиненням вихідного транзистора VT4.1 VT4.2 (рис.4.1), що свідчіть амперметр у колі обмотки збудження. А також зменшують напругу до напруги повернення U ' та спостерігають відкриття транзистора (рис.4.2).

Рисунок 4.1 – Схема регулятора напруги у програмі Multisim при напрузі спрацювання

Рисунок 4.2 – Схема регулятора напруги у програмі Multisim при напрузі повернення

		Арк.
	ЦЗН АЕ РЕ51.2110.3734.000 П3	19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата