2.10 Построение временной диаграммы работы схемы.

При построении временной диаграммы работы схемы при поступлении на ее вход последовательности прямоугольных импульсов учитывается переходная характеристика схемы h(t) отдельно для малых времен (соответствует передаче фронта прямоугольного импульса) и для больших времен (соответствует передаче крыши прямоугольного импульса).

На вход каскада поступает последовательность положительных прямоугольных импульсов с временем импульса t_и=10 мс, скважностью и амплитудой U_m=10 мВ.

Построим временную диаграмму работы схемы, используя метод интегралов Дюамеля.

Рассмотрим входной сигнал на трех участках:

(2.65)

₁₎

;

(2.66)

2)

(2.67)

3)

(2.68)

Выражения для расчета выходного сигнала:

1) Для первого участка:

(2.69)

Таблица 2.8-Данные для построения U_вых1

Uвх	0	0,002	0,004	0,006	0,008	0,01
t,c	0	-0,0002	-6,5E-05	-2,1E-05	-7E-06	-2,3E-06

Рисунок 2.16 – U_вых1

2) Для второго участка:

(2.70)

Таблица 2.9-Данные для построения U_вых2

Uвх	0,01	0,012	0,014	0,016	0,018	0,02
t,c	-2,30927E-06	0,000197	6,47E-05	2,13E-05	6,99E-06	2,3E-06

Рисунок 2.17 – U_вых2

3) Для третьего участка:

(2.71)

Таблица 2.10-Данные для построения U_вых3

Uвх	0,02	0,022	0,024	0,026	0,028	0,03
t,c	2,3E-06	-0,0002	-6,5E-05	-2,1E-05	-7E-06	-2,3E-06

Рисунок 2.18 – U_вых3

Рисунок 2.16- Временная диаграмма

2.11 Расчет блока питания для рассмотренного каскада схемы

Исходные данные для расчета:

-напряжение на нагрузке выпрямителя U₀=10 В;

-ток нагрузки I₀==7.75 мА;

-коэффициент пульсаций на выходе k_п=0.001;

-напряжение сети U_с =U₁ =220 В может изменяться в пределах ±10% (a=0.1);

- частота сети f_с=50 Гц.

1. Определим потребляемую нагрузкой мощность

(2.11.1)

2. Определим сопротивление нагрузки

(2.11.2)

3. Коэффициент пульсаций сравнительно низок, поэтому можно попытаться в качестве фильтра использовать только один конденсатор, взяв схему выпрямления с низким коэффициентом пульсаций. Выберем двухполупериодную с удвоением напряжения схему выпрямления с конденсатором, включенным параллельно нагрузке. Для выбранной схемы ( Рисунок 2.11.1 ) m=2.

Рисунок 2.11.1

4. Определим максимальное выпрямленное напряжение

(2.11.3)

5. Выберем коэффициенты B и D: B≈1 D≈2.2

6. Определяется ориентировочно постоянная составляющая тока и амплитуда обратного напряжения вентиля:

(2.11.4)

(2.11.5)

7. Вентиль должен иметь допустимые значения U_обрm I_ср, превышающие вычисленные. По справочнику выберем полупроводниковый диод Д226Д, у которого максимальное обратное напряжение U_{обр m}=100 В, допустимый выпрямленный ток I_{пр ср max}=0.5 А и прямое падение напряжения U_пр=1 В. Параметры выбранного диода с запасом удовлетворяют требованиям.

8. Определим дифференциальное сопротивление вентиля.

(2.11.6)

9. Для ориентировочного определения сопротивления трансформатора r_тр и индуктивности рассеяния L_s необходимо знать тип трансформатора. Выберем броневой трансформатор, у которого обмотки расположены на одном центральном стержне, поэтому коэффициент S=1. Максимальная индукция в сердечнике трансформатора В_m=1.2 Тл. Коэффициенты емкостной и индуктивной реакций для двухполупериодной схемы выпрямления соответственно равны k_r=0.9, k_L=1.25

Вычислим сопротивление трансформатора:

Ом (2.11.7)

(2.2.8)

Сопротивление индуктивности рассеяния:

Ом (2.2.9)

Сопротивление фазы выпрямления:

Ом (2.2.10)

10. Основываясь на полученных данных, определяются расчетные параметры:

, (2.2.11)

,

11. По определенным величинам φ и А из графиков находятся коэффициенты для расчета трансформатора и вентиля: B ≈ 0.7; D ≈ 2.6; F ≈ 8.5; H ≈ 360.

12. Определяются параметры трансформатора и вентиля:

• действительное значение напряжения вторичной обмотки:

, (2.2.12)

• действительное значение тока вторичной обмотки трансформатора и вентиля:

(2.2.13)

• действительное значение тока первичной обмотки трансформатора:

(2.2.14)

• габаритная мощность вторичной, первичной обмоток трансформатора:

, , (2.2.15)

, Вт,

Вт;

• наибольшее обратное напряжение, приложенное к вентилю:

В, (2.2.16)

• среднее значение тока вентиля:

мА; (2.2.17)

• амплитуда тока через вентиль (максимальное значение тока):

мА, (2.2.18)

Предварительно выбранный диод Д226Д пригоден для работы в проектируемом выпрямителе, так как все его параметры выше требуемых.

13. Определяем емкость конденсатора исходя из коэффициента пульсаций на его выходе (k_п=0,001):

(2.2.19)

мкФ.

При выборе рабочего напряжения конденсатора обязательно нужно учитывать значение выпрямленного напряжения на холостом ходу. В режиме холостого хода выпрямителя конденсатор заряжается до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке, а оно с учетом возможного повышения напряжения питающей сети на 10% составляет:

(2.2.20)

В.

Выбирается конденсатор на ближайшее напряжение U_раб=10 В. По справочнику [6] выбирается конденсатор типа К50-6 на напряжение U_раб =10 В с емкостью 3300 мкФ. При такой емкости конденсатора выпрямителя коэффициент пульсации схемы:

(2.2.21)

. Получившийся коэффициент меньше предельно допустимого.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения первой части данной работы достигнуты следующие результаты:

• Найдены схемные функции (коэффициент передачи Кu(p),

• амплитудно-,фазо-частотная характеристика, переходная характеристика;

• Получено аналитическое выражение для выходного напряжения рассматриваемой схемы при подаче на ее вход заданного фронта;

• Представлена временная диаграмма работы схемы.

При выполнении второй части курсовой работы получены следующие результаты:

• Составлена принципиальная схема каскада усилителя переменных сигналов на полевом транзисторе КП350В с общим истоком;

• Найдены параметры схемы в рабочем диапазоне частот;

• Рассчитаны логарифмическая амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики (ЛАЧХ и ФЧХ) схемы, переходная характеристика;

• Представлена временная диаграмма работы схемы.

• Рассчитан простейший блок питания для рассмотренного каскада усиления.

Библиографический список

1. Ланских А. М. Схемы на диодах и транзисторах: лабораторный практикум.–Киров: Изд-во ВятГУ, 2005.-38с.

2. Сидоров И.Н. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры: справ./ И.Н. Сидоров, С.В. Скорняков. – М.: Радио и связь, 1999. – 332с.: ил.- (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1233)

3. Бессонов, Л.А Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: учебник для вузов / Л.А. Бессонов – 11-е издание., перераб. и доп. – М.: Гардарики, 2006. – 701 с.: ил.

4. Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы: Транзисторы широкого применения: Справочник. - Мн.: Беларусь, 1995.- 383 с.: ил.

5. Ланских А. М. Расчет схем на диодах: Методические указания и задания по самостоятельной работе.–Киров: Изд-во ВятГУ, 2005.-44с.:ил.

6. Ланских А. М. Электротехника и электроника: методические указания по выполнению курсовой работы.-Киров: Изд-во ВятГУ, 2007.-32с.

7. Ланских А. М. Исследование полупроводниковых приборов: лабораторный практикум.–Киров: Изд-во ВятГУ, 2007.-52с.

8. Конденсаторы: Справочник / И.И.Четвертков, М.Н.Дьяконов, В.И.Присняков и др.: Под ред. И.И.Четверткова, М.Н.Дьяконова. – М.: Радио и связь, 1993. – 392 с.

9. Диоды: Справочник / О.П.Григорьев, В.Я.Замятин, Б.В.Кондратьев, С.Л.Пожидаев. – М.: Радио и связь, 1990. – 336 с.: (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1158).

10. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи: Учеб. пособие для вузов по спец. электрон. техники/Г. И. Изъюрова, Г. В. Королёв, В. А. Терехов и др.-М.: Высш. шк., 1987. – 335 с.; ил.

11. Остапенко Г. С. Усилительные устройства: Учеб: пособие для вузов. – М: Радио и связь, 1989. – 400 с.: ил.

12. Скаржепа.А., Сенько В.И. Электроника и микросхемотехника: Сб. задач/Под общ. ред. А. А. Краснопрошиной. - К.: Высш шк., 1989.-232с., ил.

13. Скаржепа В.А. и др. Электроника и микросхемотехника: Лабораторный практикум/В. А. Скаржепа, А.А.Новацкий, В. И. Сенько; Под общ. ред. А. А. Краснопрошиной. - К.: Высш шк.. Головное изд-во, 1989. - 279 с., ил.

14. Аксёнов, А.И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: справ. /А.И. Аксёнов, А.В. Нефедов.- М.: Радио и связь, 1995. – 271с.:ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1203)

15. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: справочник/ Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.:Энергоатомиздат, 1982.- 743с.: ил.

39

И

Лист

ТПЖА 230221.018 ПЗ

зм Лист № Документ Подпись Дата