Материал: Методика розрахунку електронного ключа на польових транзисторах

Висновки: виконавши по розрахунковим даним схемотехнічне моделювання ми отримали графік, на якому розходження між амплітудою вихідного імпульсу відрізняється від заданої теоретично амплітуди на:

Тривалість вихідного імпульсу на графіку більша за задану приблизно на 2 (мкс) тобто похибка тривалості імпульсу:

Час спадання фронту вихідного імпульсу від рівня 100% до 10% складає близько 3 мкс. Отже можна стверджувати, що розрахунок був зроблений вірно. Похибка має місце через незбігання транзисторів, які використовуються при моделюванні і для яких виконувався розрахунок, і наближеність розрахунків.

Таблиця 3.1 - Результати розрахунку одновібратора

.2 Розрахунок мультивібратора в автоколивальному режимі

·        Тип транзисторів - КТ358Б;

·        нестабільність періоду коливань δ_T =12 (%);

·        Частота імпульсів, що генеруються f = 270 (Гц);

·        Температура навколишнього середовища t_к = 43,5 (⁰C).

З довідника [7] для транзистора КТ358Б (n-p-n) вибираються його параметри:

. Розрахуємо напругу джерела живлення за формулою (3.16).

 (3.16)

2. Зворотній струм при зміні температури визначимо за формулою (3.17).

 (3.17)

де t₀ - температура в нормальних умовах роботи, рівна 20 ⁰C^..

. Визначимо опори в базових ланцюгах за формулою (3.18).

 (3.18)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R_б = 270 (кОм).

. Визначимо опори в колекторних ланцюгах для симетричного мультивібратора за формулою (3.19).

 (3.19)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R_К=10 (кОм).

При симетрії схеми тривалість імпульсу і паузи буде однаковою і рівною половині періоду, тобто

Визначимо ємність базового ланцюга з формулою (3.20)

 (3.20)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення С_б=10 (нФ).

. Визначимо дійсне значення періоду за формулою (3.21).

 (3.21)

. Визначимо значення дійсна частоти за формулою (3.22).

 (3.22)

. Визначимо відносну похибку частоти, що генерується, за формулою (3.23).

 (3.23)

Таким чином, розрахункова частота не перевищує допустиме значення відхилення в 12%.

. При несиметричному мультивібраторі період визначається за формулою (3.24).

 (3.24)

Тривалість імпульсу t_і1 може бути визначена за формулою (3.25).

 (3.25)

Тривалість імпульсу t_і2 може бути визначена за формулою (3.26).

 (3.26)

Проведемо моделювання отриманої схеми у програмі Orcad. Схема моделювання подана на рисунку 3.3. Результати моделювання подано на рисунку 3.4. Результати розрахунку елементів автоколивального мультивібратора наведено в таблиці 3.2.

Рисунок 3.3 - Схема моделювання мультивібратора

Рисунок 3.4 - Результати моделювання схеми мультивібратора

Таблиця 3.2 - Результати розрахунку мультивібратора

Висновки: виконавши по розрахунковим даним схемотехнічне моделювання ми отримали графік, який дещо відрізняється від теоретичного. Розходження між частотою отриманою на графіку і заданою частотою складає:

Отже можна стверджувати, що розрахунок був зроблений вірно. Похибка має місце через незбігання транзисторів, які використовуються при моделюванні і для яких виконувався розрахунок, і наближеність розрахунків.

3.3 Розрахунок “ГЛЗН”

Дано:

·        U_м = 7,5 (В)

·        t_роб = 21 (мс)

·        t_зв = 8 (мс)

·        Тип операційного підсилювача - К544УД1Б

Розрахунок схеми (рис. 3.5) проводиться в наступному порядку.

Рисунок 3.5 - Схема ГЛЗН на операційних підсилювачах

Для даного операційного підсилювача:

1.      Розрахуємо величину вихідної напруги за формулою (3.27).

 (3.27)

. Приймаючи тривалість паузи, рівну тривалості негативної (зворотньої) напруги визначимо постійну часу еквівалентного кола за формулою (3.28)

 (3.28)

. Внаслідок того, що еквівалентний опір повинен бути більше вихідного опору ОП, розраховується значення R_экв з наступних умов: R_экв = (); R_экв > R_нminОП = 2 кОм. Приймається R_экв = 5 кОм.

. Визначаємо ємність інтегруючого конденсатора за формулою (3.29).

 (3.29)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення С=3,9 (мкФ).

. З умови отримання інтервалу t_роб = t_і3 = 21 (мс) знаходиться постійна часу за формулою (3.30).

 (3.30)

. Визначаємо опір резистора R₂ за формулою (3.31).

 (3.31)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R₂=13 (кОм).

. Розраховуємо опір резистора R₁ за формулою (3.32).

 (3.32)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R₁=8,2 (кОм)

. Для виключення впливу ланцюга R3 - R4 на постійну часу перезаряду конденсатора С, вибирається опір резистора R3 з умови R3 >> R2. Приймаємо R3 = 2 (МОм).

. Визначимо опір резистора R4 за формулою (3.33).

 (3.33)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R₄=500 (кОм)

. Діод VD може бути будь-якого типу із зворотною напругою більшою, ніж 2Е_огр. Перевага повинна бути віддана діодам з меншим прямим падінням напруги. Вибираємо діод типу КД522В.

Проведемо моделювання отриманої схеми у програмі Workbench. Схема моделювання подана на рисунку 3.6. Результати моделювання подано на рисунку 3.7. Результати розрахунку елементів ГЛЗН наведено в таблиці 2.3.

Рисунок 3.6 - Схема моделювання ГЛЗН

Рисунок 3.7 - Результати моделювання схеми ГЛЗН

Таблиця 3.3 - Результати розрахунку ГЛЗН

Висновки: в результаті моделювання ми отримали графік, на якому розбіжність між робочим фронтом імпульсу ГЛЗН і заданим в завданні складає:

Отже можна стверджувати, що розрахунок був зроблений вірно. Похибка має місце через незбігання ОП, які використовуються при моделюванні і для яких виконувався розрахунок, і наближеність розрахунків.

4. РОЗРАХУНОК ТРИГЕРА

Дано:

·        амплітуда вихідного сигналу U_m = 15 (В);

·        максимальна частота перемикання f_{пер.мах} = 80 (кГц);

·        колекторний струм I_кн = 18 (мА).

. Вибираємо напругу джерела колекторного живлення за формулою (4.1).

 (4.1)

Приймаємо Е_ж = 18 (В).

. Тип транзистора вибирається з умов (4.2).

 (4.2)

Виберемо транзистор типу КТ207А (p-n-p) [7], параметри якого наступні:

. Визначимо опір в колекторному колі за формулою (4.3).

 (4.3)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R_к=1,0 (кОм)

. Визначимо величини прискорюючих ємностей за формулою (4.4).

 (4.4)

де t_a - постійна часу коефіцієнта посилення струму емітера, яка визначається співвідношенням (4.5).

 (4.5)

Підставляючи в (3.4) довідкові і розраховані раніше величини, отримаємо розрахункові значення прискорюючих конденсаторів.

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення С=470 (пФ)

. Визначаємо опір в колі бази за формулою (4.6)

 (4.6)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R_б=10 (кОм)

. Визначаємо напругу зсуву за формулою (4.7)

 (4.7)

Приймаємо Е_б = 0,2 (В). 7. Опір зв'язку R_с визначається шляхом сумісного рішення рівнянь (4.8) -(4.10).

 (4.8)

 (4.9)

 (4.10)

З ряду Е24 приймається найближче стандартне значення R_с=7,5 (кОм)

Проведемо моделювання отриманої схеми у програмі Orcad. Результати моделювання подано на рисунку 4.2. Результати розрахунку елементів тригера наведено в таблиці 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема моделювання симетричного тригера

Рисунок 4.2 - Результати моделювання схеми симетричного тригера

Таблиця 4.1 - Результати розрахунку тригера

Висновки: виконавши по розрахунковим даним схемотехнічне моделювання ми отримали графік, в якому мають місце спотворення, але його форма і амплітуда відповідають заданим. Амплітуда логічної одиниці складає 16,4 В, що на 1,5 В більше за задану. Розбіжності можна пояснити округленнями під час обчислень, використанням при моделюванні не тих транзисторів для яких проводився розрахунок.

ВИСНОВКИ

В результаті виконання курсової роботи було розглянуто основну інформацію по електронним ключам та розроблено методику розрахунку електронного ключа на польових транзисторах.