• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Генератор пилообразного напряжения

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 461 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Генератор пилообразного напряжения

Состав проекта

icon
icon
icon Приложение А twirpx.bak
icon курсовая twirpx.doc
icon Приложение В twirpx.cdw
icon Приложение А twirpx.cdw
icon Приложение В twirpx.bak
icon Приложение Б twirpx.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon курсовая twirpx.doc

Техническое задание ..4
Принципы построения генераторов пилообразного напряжения ..6
1 Выбор и обоснование принципиальной схемы генератора пилообраз-
2 Расчет генератора пилообразного напряжения 13
3 Выбор элементов генератора пилообразного напряжения 16
Список литературы 18
Приложение А. Схема электрическая принципиальная 19
Приложение Б. Вольт – амперная характеристика диода 20
Приложение В. Перечень элементов ..21
Проектирование генератора пилообразного напряжения с параметрами:
Генераторы пилообразного напряжения (ГПН) и тока находят широкое применение в автоматике телевидении технике связи и других областях прикладной электроники.
Генераторами называют устройства которые вырабатывают электрические сигналы посредством преобразования энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний .
Генераторы могут работать в режиме самовозбуждения или ждущем режиме когда период следования импульсов пилообразного напряжения определяется запускающими импульсами. Режим самовозбуждения колебания вырабатываются устройством без приложения к нему дополнительного сигнала.
Напряжение пилообразной формы - это напряжение которое в течение определенного времени нарастает или убывает пропорционально времени (линейно) а затем возвращается к исходному уровню (рисунок 1).
Рисунок 1 – Вид пилообразного напряжения
Пилообразное напряжение может быть линейно нарастающим или линейно падающим. Характеризуется основными параметрами: линейностью рабочего участка выходного напряжения; длительностями прямого (рабочего) и обратного хода ; амплитудой выходного напряжения
Принципы построения генераторов пилообразного напряжения
Независимо от практической реализации все ГНП можно представить в виде единой эквивалентной схемы (рисунок 2).
В нее входит источник питания E зарядный резистор R который можно рассматривать как внутреннее сопротивление источника питании конденсатор С – накопитель энергии электронный ключ К и разрядный резистор r сопротивлением равным внутреннему сопротивлению замкнутого ключа.
Рисунок 2 - Эквивалентная схема генератора пилообразного напряжения
В исходном состоянии ключ К замкнут и на конденсаторе устанавливается начальный уровень напряжения
При размыкании ключа конденсатор начинает разряжаться через и напряжение на нем меняется по экспоненциальному закону
где - постоянная времени цепи зарядки конденсатора.
За время равное длительности прямого хода напряжение на конденсаторе увеличивается до амплитудного значения и становится равным
Через время прямого хода ключ замыкается и конденсатор разряжается. Напряжение на конденсаторе при этом изменяется по закону
где - постоянная времени цепи разрядки конденсатора.
На практике зарядное сопротивление существенно больше разрядного что обуславливает восстановление начального уровня напряжения на конденсаторе за время малое по сравнению с длительностью прямого хода.
На рисунке 3 показана схема простейшего ГПН на биполярном транзисторе.
Рисунок 3 - Простейший генератор пилообразно напряжения
Получение пилообразного напряжения основано на формировании последовательности перезарядов конденсатора.
Если транзистор закрыт происходит заряд конденсатора в течение времени когда транзистор переходит в режим насыщения осуществляется быстрый разряд конденсатора через открытые переходы транзистора в течение времени обратного хода .
Во время заряда напряжение на конденсаторе равно
Коэффициент нелинейности в данном случае равен
где - скорости напряжения в начале рабочего хода и в конце.
Для рассматриваемого примера поэтому коэффициент нелинейности равен
Коэффициент нелинейности можно выразить через значения токов. Если учесть что то можно записать.
1. Выбор и обоснование принципиальной схемы генератора пилообразного напряжения
Вышерассмотренные генераторы пилообразного напряжения не удовлетворяют требуемым параметрам курсовой работы. Рассмотрим высококачественную схему генератора пилообразного напряжения с отрицательной обратной связью которая позволяет получить линейно-изменяющееся напряжение с коэффициентом нелинейности равным единицам или даже десяткам долям процента.
Рисунок 4 – Генератор пилообразного напряжения с отрицательной обратной связью
В исходном состоянии транзистор V1 заперт небольшим положительным напряжением на базе U+БЭ которая обеспечивается надлежащим выбором напряжения вспомогательного источника EБ сопротивлений резисторов R1 и R2 и внутреннего сопротивления открытого диода V2. При этом правая по схеме обкладка конденсатора C1 имеет отрицательный потенциал близкий к –Eк а левая обкладка – положительный потенциал равный потенциалу базы запертого транзистора.
Входной импульс отрицательной полярности с длительностью равной длительности рабочего хода пилообразного напряжения запирает диод V2. При этом транзистор отделяется от источника EБ а база через резистор R1 от источника Eк приобретает некоторый отрицательный потенциал .
Рисунок 5 – Временные диаграммы
Величина скачка напряжения на базе с приходом запускающего импульса составляет
Отрицательный скачок напряжения на базе через конденсатор C1 передается на коллектор из – за чего напряжение на коллекторе понижается на такую же величину (рисунок 5).
После отпирания транзистора конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R1 источник Eк и открытый транзистор V1. Ток разряда конденсатора равен
При разряде напряжение UC на конденсаторе C1 снижается. Однако при этом потенциал базы UБЭ = UC – UКЭ становится более отрицательным коллекторный ток увеличивается а коллекторное напряжение UКЭ по абсолютной величине уменьшается. Поэтому напряжение UБЭ остается практически неизменным а это в свою очередь означает что величина тока разряда конденсатора Iр поддерживается также неизменной . Таким образом роль отрицательной обратной связи между коллектором и базой транзистора (через конденсатор C1) проявляется в том что уменьшение тока разряда конденсатора вызывает противодействие схемы препятствующее этому изменению тока. В результате можно считать что
то есть разряд конденсатора осуществляется практически постоянным током.
Следствием разряда конденсатора C1 в течение рабочего хода почти по линейному закону является почти линейное уменьшение напряжение на конденсаторе C1 и соответственно почти линейное возрастание напряжения UКЭ являющегося выходным напряжением генератора.
После того как на входе заканчивается действие запирающего импульса диод V2 открывается а транзистор V1 вновь запирается и напряжение на коллекторе и баз постепенно достигает значений соответствующих исходному состоянию. Следует отметить что отрицательная обратная связь действует только при работе транзистора в усилительном режиме когда он открыт. Поэтому в течение времени tи.вх когда напряжение на коллекторе по абсолютной величине уменьшается должна быть исключена вероятность перехода транзистора в режим насыщения.
Длительность рабочего хода генерируемых пилообразных импульсов определяется длительностью входных импульсов; длительность обратного хода - временем заряда конденсатора C1
где - прямое сопротивление открытого диода V2.
Коэффициент нелинейности генератора с отрицательной обратной связью равен
2. Расчет генератора пилообразного напряжения
При расчете генератора пилообразного напряжения задаются: длительность рабочего и обратного хода генерируемых импульсов; требуемая амплитуда импульсов и допустимый коэффициент нелинейности . В результате расчета должны быть определены параметры элементов схемы генератора.
Определим напряжение источника коллекторного питания
Зададимся напряжением вспомогательного источника EБ и амплитудой входного запускающего импульса Uи.вх EБ выбирают в пределе (2 3) В Uи.вх > EБ Uи.вх должен быть больше EБ.
EБ = 25 В Uи.вх = 4 В
По найденному напряжению выбираем тип транзистора. Необходимо чтобы
где - максимально допустимое напряжение выбранного типа транзистора
Определим сопротивление резистора в цепи коллектора в соответствии с неравенством
По стандартному ряду E24 выбираем = 1000 Ом
Определим сопротивление резистора
где - коэффициент использования напряжения источника питания =
= (085 095) - коэффициент передачи тока.
По стандартному ряду E24 выбираем = 1300 Ом
Определим емкость конденсатора C1
По стандартному ряду E6 выбираем = .
Для определения параметров диода нужно вычислить максимальный прямой импульсный ток. Рассмотрим переходной процесс в цепочке R3C1. Импульсный ток будет состоять из свободной и принужденной составляющих.
Найдем корень характеристического уравнения p.
Максимально допустимый прямой ток диода должен быть больше прямого импульсного тока при заряде конденсатора в начальный момент времени то есть когда он максимален.
Определим прямое сопротивление открытого диода (определяется из ВАХ диода).
Определим значение тока который потечет через R1 R2 и открытый диод.
Определим мощность которая выделится на R1 R2 R3
3. Выбор элементов генератора пилообразного напряжения
Выберем транзистор МП25Б ГОСТ 20003 – 74.
Выберем резисторы: R1 ВСа - 0125 Вт 1300 Ом ГОСТ 2825 – 67 R2 ВСа - 0125 Вт 100 кОм ГОСТ 2825 – 67 R3 ТВО - 10 Вт 1000 Ом ГОСТ 2825 – 67.
Выберем конденсатор С1 К53-4 15В – 68 мкФ ОЖО 460.037 ТУ
Выберем диод Д2В ГОСТ 25529 – 82.
В работе были рассмотрены основные принципы построения генераторов пилообразного напряжения.
На основе проведенного анализа подходов для реализации схем генераторов предложена электрическая принципиальная схема ГПН обеспечивающая следующие параметры:
- коэффициент нелинейности – %;
- время рабочего хода – мс;
- время обратного хода – мс;
- амплитуда выходного сигнала В.
При построении схемы использовались компоненты отечественного производства.
Гусев В. Г. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для вузов Гусев В.Г. Гусев Ю. М. 3-е изд. – М.: Высшая школа 2004 – 790 с.
Гершунский Б. С. Спарвочник по расчету электронных схем – Киев : Вища школа. Изд – во при Киев. Ун – те 1983.- 240 с.
Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. – 10 – е изд. – М.: Гардарики 2002.- 638 с.
Полупроводниковые приборы. Диоды тиристоры оптоэлектронные приборы: Справочник А.В. Баюков А.Б. Гитцевич А.А.Зайцев и др.; Под ред. Н.Н. Горюнова.- М.: Энергоиздат 1982.- 744 с.
Диоды: Справочник О.П. Григорьев В.Я. Замятин Б.В. Кондратьев С.Л. Пожидаев.- М.: Радио и связь 1990.- 656 с.
Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: СправочникА.А.Зайцев А.И.Миркин В.В. Мокряков и др.; Под ред. А.В. Голомедова - М.: Радио и связь 1989.- 640 с.

icon Приложение В twirpx.cdw

Приложение В twirpx.cdw

icon Приложение А twirpx.cdw

Приложение А twirpx.cdw
Генератор пилообразного напряжения
Схема электрическая принципиальная

icon Приложение Б twirpx.cdw

Приложение Б twirpx.cdw

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 21 час 29 минут
up Наверх