Магнитные полупроводники Схема мостового выпрямителя с фильтром Расчет однофазного трансформатора LC-генератор с обратной связью Расчёт электрических фильтров


Электроника примеры расчетов курсовых заданий

Курсовая работа по электронике «LC-генератор с обратной связью»

Описание работы устройства

Генераторы синусоидальных колебаний осуществляют преобразования энергии источника постоянного тока в переменный ток требуемой частоты.

Генераторы синусоидальных колебаний выполняют с колебательным LC-контуром и частотно-зависимыми RC-цепями.

LC-генераторы предназначены для генерирования сигналов высокой частоты – свыше нескольких десятков килогерц – а RC-генераторы используются на низких частотах – вплоть до одного герца.

Генераторы LC-типа основаны на использовании избирательных LC-усилителей, обладающих частотной характеристикой вида:

АЧХ избирательных усилителей.

f0 – резонансная частота

fВ, fН – боковые частоты

Частотная избирательность усилителей создаёт высокую помехозащищённость систем, работающих на фиксированных частотах, что широко используется в устройствах автоматического управления и контроля. На способности выделения с помощью избирательных усилителей фиксированы гармонических составляющих из широкого спектра частот входного сигнала основана работа ряда измерительных устройств промышленной электроники. Избирательные усилители широко распространены в радиоприёмных и телевизионных устройствах, а также в многоканальных системах связи. Здесь они решают задачу настройки приёмного устройства на фиксированную частоту принимаемой ситуации, не пропуская сигналы других частот.

Схемная реализация LC-генераторов достаточно разнообразна. Они могут отличаться способами включения в усилитель колебательного контура и создания в нём положительной обратной связи.

Рассмотрим схемы генераторов LC с колебательным контуром.

LC-генератор с трансформаторной обратной связью.

Усилительный каскад (рис. 1.) выполнен на транзисторе ОЭ с известными элементами R1, R2, RЭ, CЭ предназначены для задания режима покоя и температурной стабилизации. Выходной сигнал снимается с коллектора транзистора.

Параметрами колебательного контура является ёмкость конденсатора C и индуктивности L первичной обмотки w1 трансформатора. Сигнал обратной связи снимается с вторичной обмоткой w2, индуктивно связанной с обмоткой w1 и подаётся на вход транзистора. Отклонение

Рис. 1. Схема генератора с трансформаторной обратной связью

Сигнал обратной связи может быть снят непосредственно с колебательного контура.

Ввиду зависимости величин L, C колебательного контура и параметров транзистора от температуры наблюдается зависимость от температуры и частоты f. В условиях постоянства температуры нестабильность частоты вызвана изменением дифференциальных параметров транзистора в зависимости от изменения положения точки покоя усилительного каскада, что в частности, обуславливает необходимость его стабилизации. Наибольшая стабильность частоты достигается при использовании в генераторах кварцевого резонатора. Высокая стабильность частоты обуславливается тем, что кварцевый резонатор, являясь эквивалентом последовательного колебательного контура, обладает высокой добротностью.

Генераторы LC-типа реализуются в виде гибридных интегральных микросхем, в которых реактивные элементы L, C применяют в качестве навесных.

Условия задания

LC-генератор построен с помощью транзистора КТ315Г, генератор с обратной связью

 Рабочая частота f = 250 кГц Входное напряжение U = 12 В

Параметры транзисторов

Наимен.

тип

Uкбо(и),В

Uкэо(и), В

Iкmax(и), мА

Pкmax(т), Вт

h21э

Iкбо, мкА

fгр., МГц

Кш, Дб

КТ315А

n-p-n

25

25

100

0.15

30-120

0.5

250

-

КТ315Б

20

20

100

0.15

50-350

0.5

250

-

КТ315В

40

40

100

0.15

30-120

0.5

250

-

КТ315Г

35

35

100

0.15

50-350

0.5

250

-

КТ315Г1

35

35

100

0.15

100-350

0.5

250

-

КТ315Д

40

40

100

0.15

20-90

0.6

250

-

КТ315Е

35

35

100

0.15

50-350

0.6

250

-

КТ315Ж

20

20

50

0.1

30-250

0.01

250

-

КТ315И

60

60

50

0.1

30

0.1

250

-

КТ315Н

20

20

100

0.1

50-350

0.6

250

-

КТ315Р

35

35

100

0.1

150-350

0.5

250

-

Uкбо

- Максимально допустимое напряжение коллектор-база

Uкбои

- Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-база

Uкэо

- Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

Uкэои

- Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-эмиттер

Iкmax

- Максимально допустимый постоянный ток коллектора

Iкmax и

- Максимально допустимый импульсный ток коллектора

Pкmax

- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода

Pкmax т

- Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом

h21э

- Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

Iкбо

- Обратный ток коллектора

fгр

- граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером

Кш

- коэффициент шума биполярного транзистора

Расчёт параметров схемы

Для нахождения тока на коллекторе необходимо построить график зависимости напряжения от этого тока с учётом, что максимальная допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода составляет 150 мВ (см. параметры транзисторов в таблице). После построения графика (рис. 4.) к нему нужно провести касательную, проходящую через точку на оси абсцисс 12 В, эта точка соответствует входному значению напряжения, данного в задании курсовой работы. Точка пересечения касательной с осью ординат даст номинальное значение коллекторного тока. Для нормальной работы транзистора ток на коллекторе берётся в четыре - пять раз меньше.

Рис. 4. График зависимости тока на коллекторе от напряжения

С учётом термостабилизации напряжение на коллекторе, напряжение питания распределяется между напряжением коллектора и эммитера в пропорции 10 к 1 – это применимо к более мягким условиям эксплуатации, а, например, для более жёстких условий – большой разброс рабочих температур – на коллектор подаётся 80% от входного напряжения.

По найденному из графика значению  и взятому  из выше изложенных условий можно найти значение сопротивления на коллекторе:

  связано с значением индуктивности в цепи и ёмкости эммитера следующим выражением: , где значение корня является волновым сопротивлением цепи .

Найдя значение волнового сопротивления, и, зная, что по условию частота работы генератора составляет 250 кГц, можно составить систему уравнений.

Решив систему, получаем значения емкости конденсатора С и параметра индуктивности L:

 

Статический коэффициент передачи тока  биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером выбирается близким к наименьшему значению или приравнивается к нему самому. С помощью  и уже известного значения тока на коллекторе находится ток базы. Ток, проходящий через сопротивление , берётся в четыре раза больше. Отсюда по первому закону Кирхгофа находится ток на резисторе .

Используя закон Ома, находятся сопротивления резисторов , , , необходимые параметры цепи были посчитаны выше.

Полученные расчётные значения:

Окончательные результаты, сведённые с табличными значениями:

2.3.1. Ключ на основе логической схемы с открытым коллекторным выходом.

Номенклатура интегральных серий (ИС) транзисторно–транзисторной логики (ТТЛ) включает в свой состав, как правило, и логические элементы (ЛЭ) с открытым коллекторным выходом (рис. 9), что позволяет управлять сильноточными цепями посредством цифровых (логических) сигналов /8/. Замкнутому положению ключа К соответствует (рис. 9) открытое и насыщенное состояние транзистора VТЗ (аналог логического нуля на выходе ЛЭ). Тогда (см. рис. 8)

Iу = (Uп – Uвых (0))/Rогр , (7)

где Uвых(0) – напряжение логического нуля на выходе ЛЭ. Оно обычно приводится в справочных данных этого элемента /5; 9; 10/. При этом обязательно выходной ток такого ЛЭ Iвых(0) должен быт не меньше требуемого тока управления Iу.

Если состав ИС включает несколько видов ЛЭ с открытым коллектором, то выбор требуемого типа элемента осуществляется исходя из следующих условий:

Iвых(0) >³ Iу, где Iвых(0) – максимально допустимый выходной ток ЛЭ в состоянии логического нуля , приводимый в справочных данных по данному элементу;

Число корпусов ИС в схеме минимально.

Рассмотренный ключ подсоединяется непосредственно к выходу распределителя Р (см. рис. 1, 3), реализованного на основе ТТЛ. Если же базовой является КМОП логика , то переход к данному ключу может быть осуществлён через специальные микросхемы (МС), называемые согласователями уровней (тип МС ПУ /5, 9/) или же посредством оптронной развязки /11/ (рис. 10). Последняя включает на входе оптопару (в виде фотоизлучателя (ФИ) и фотоприёмника (ФП)) и интегральный усилитель (ИУ), выходные сигналы которого согласованы по уровню с сигналами МС ТТЛ, что позволяет управлять входом последней. Достоинством такого подхода является электрическая развязка между цепями питания распределителя и управления герконом, а недостатком – высокое значение входного тока оптопары Iвх /11/.

 

 

 

 

 

 

 

Заданы эквивалентная схема замещения трехфазного приемника и ее параметры, а также задано линейное напряжение со стороны приемника

Компьютерное моделирование генератора

Расчет источника опорного напряжения

Расчеты трансформаторов

Двухкаскадный усилитель с RC-связью между каскадами Резисторно-ёмкостная связь является наиболее широко распространённой в усилителях переменного напряжения

Триггер Шмидта


Курсовая работа по электронике