Мультивибратор управления разверткой осциллографа С1-67

       Выбран  туннельный диод 3Н306Р с параметрами:

• пиковый ток 4,5 ... 5,5 мА;
• напряжение пика не более 0.78 мА;
• напряжение раствора 0,85 ... 1,15 В;
• максимально допустимый постоянный прямой ток 1,2 мА.

       Прямое  напряжение отпирания диода VD2 U_порVD2 должно быть больше напряжения U_VD3 на туннельном диоде VD3. Этому условию удовлетворяет кремниевый диод типа 2Д503Б с параметрами:

• постоянное прямое напряжение при  I_пр=10 мА не более 1,2 В;
• импульсное прямое напряжение при I_примп=50 мА не более 3,5 В;
• обратный ток при U_обр=30 В не  более 10 мкА;
• прямое пороговое напряжение U_пр.пор>5 В.

       В качестве диода VD3 выбирается любой выпрямительный диод. Выберем распространенный диод типа Д220 с параметрами:

• постоянное прямое напряжение при I_пр=50 мА не более 1,5 В при t=25^оС и 1,9 В при t=100^оС;
• импульсное прямое напряжение при I_примп=50 мА не бол. 3,75 В;
• постоянный обратный ток при U_обр= U_обрmax не более 1,0 мкА;
• выпрямительный ток при t=25^оС 50 мА.

6. Расчет принципиальной  схемы мультивибратора  управления разверткой  по постоянному  току

Принципиальная  схема мультивибратора управления разверткой           осциллографа C1-67 

       Расчет  элементов принципиальной схемы  мультивибратора управления разверткой осциллографа удобно вести по схеме (рис. 3).

       В качестве активного элемента эмиттерного  повторителя выберем транзистор малой мощности, высокой частоты. Напряжение питания эмиттерного повторителя выберем из усл.  E_п1>U_вых=1В, т.о., Е_П1=-10 В.

       Подойдет  транзистор 1Т308А, который имеет следующие  характеристики:

• мощность рассеяния коллектора P_kmax=150 mВт;
• граничная частота f_гр>90 МГц;
• предельное напряжение коллектор-база U_кбо=20 В;
• предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб=3 В;
• максимальный ток коллектора I_{к мах}=50 мА;
• коэффициент передачи тока базы h_{21 э}=20..75.

       По  семейству выходных ВАХ выберем ток покоя коллектора   I_{k max}=3 мА. Падение напряжения на сопротивлении R11 должно составлять примерно 0.1Е_п.

                

            Резистор R8 обеспечивает необходимое напряжение смещения рабочей точки.

           ,   где

       

            По входной ВАХ из справочника  определяем 

       

        .

            Для расчета величины сопротивления  резистора  R9 определим напряжение питания усилителя напряжения (VT2) из условия , выберем Е_п=+6 В.

        .

         Падение напряжения на резисторе  R6 должно составлять примерно 2В, т.е. U_R6=I_к2R₆=2 В, тогда:

       

             Выберем активный элемент усилителя  напряжения, т.е. транзистор VT2. Это должен быть высокочастотный n-p-n транзистор малой мощности с напряжением ,здесь 1.5-коэффициент запаса.

               Подойдет транзистор 1Т311А , который имеет следующие технические характеристики:

• мощность рассеяния транзистора Р_{к мах}=150 мВт;
• граничная частота ;
• предельно допустимое напряжение коллектор-база U_кб0=12 В;
• предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб0=2 В;
• максимальный ток коллектора I_{к мах}=50  мА;
• коэффициент передачи тока базы h₂₁=15..80.

       По  семейству выходных ВАХ  ,приведенных  в справочнике , выберем ток покоя  транзистора VT2- I_к2=1.5 мА , при U_кэ=3.7 В.

           Учитывая то, что ток делителя  R8,R9 так же протекает через резистор R6. Определим величину резистора R6:

       

       

            Тунельный диод VD3 выбираем из условия , что участок его ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением должен быть расположен в диапазоне напряжений, охватывающем рабочую точку U_бэ2 транзистора VT2.

            Ток базы VT2 составит:

       

    По  входной ВАХ определяем 

       Подойдет  туннельный диод 3И306Р. Для «развязки» туннельного диода VD3 и транзистора VT2 служит резистор R7. Его величина выбирается из условия .

           Выберем R7=100 Ом.

           Транзистор VT1 источника тока должен иметь . Этому условию удовлетворяет транзистор 2Т301Е, это кремниевый n-p-n транзистор с коэффициентом передачи тока базы h₂₁=40..180; мощность рассеяния коллектора P_{к мах}=150 мВт; максимальный ток коллектора I_{к мах}=10 мА, U_{кб0 мах}=30 В, U_эб0=3 В.

           По семейству выходных ВАХ  выберем ток покоя транзистора  VT1     I_к1=2 мА , при U_кэ1=4 В.

       

           Учитывая, что напряжение на диоде  VD3=U_бэ2 и падение напряжения на резисторе R7      -- малая величина, имеем:

        ,

        .

           Из справочника , по ВАХ туннельного  диода, имеем

        , тогда

        .

            Прямое напряжение отпирания диода VD2 U_VD3 на туннельном диоде U_порVD2>U_VD3. Этому условию удовлетворяет кремниевый диод типа КД503Б или 2Д503Б с .

           Диод VD1 – любой  кремниевый маломощный с прямым током .

           Подойдет распространенный диод типа Д220.

           Ток делителя R1,R2 принимаем равным

           Напряжение на базе транзистора  VT1 определяется, как

        .

           По входной ВАХ транзистора  VT1 из справочника находим

        ,

        .

   По закону Кирхгофа  .

          Возьмем ток делителя с запасом:I_д=0.16 мА.

        , где ток VD1 определяем по ВАХ диода из справочника:

        ,

        ,

        , 

        , где напряжение управления  Е_упр выбрано равным 50 В.

        .

            Мощности, рассеиваемые резисторами,  не превысят 0.25 Вт. Поэтому можно применить резисторы МЛТ-0.25.

            В ходе расчета по постоянному  току были определены:

       VT1-2T301E             VD1-Д220

       VT2-1T311A             VD2-2Д503Б

       VT3-1T308A             VD3-3И306Р

       R1=15 кОм        МЛТ-0.25

       R2=10 кОм

       R3=220кОм       МЛТ-0.25

       R4=270 кОм      МЛТ-0.25

       R5=820 Ом        МЛТ-0.25

       R6=820 Ом        МЛТ-0.25

       R7=100 Ом        МЛТ-0.25

       R8=10 кОм        МЛТ-0.25

       R9=6.8 кОм       МЛТ-0.25

       R10=220 Ом      МЛТ-0.25

       R11=330 Ом      МЛТ-0.25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Расчет принципиальной  схемы мультивибратора      управления разверткой по временному току

          В результате расчета по переменному току  схемы мультивибратора управления разверткой (рис.3) определим номиналы конденсаторов.

          Величину емкости С₆ выбираем исходя из постоянной времени t корректирующей цепочки R₉C₆ , постоянная времени этой цепи  

        _.

           Здесь f_в=10 МГц – верхняя граничная частота исследуемого сигнала (из паспорта), 0.707 – уровень , по которому определяется полоса пропускания.

           Тогда из    найдем .

           Аналогично определяем емкость  С₇, исходя из постоянной времени R₁₁C₇ – цепочки.

        , отсюда  .

          Конденсатор С_бл – блокировочный на высокой частоте выбран в пределах 0.1 мкФ, исходя из условия .

           Частота следования импульсов  мультивибратора (частота развертки) определяется постоянной времени RC – цепи, подключаемой к туннельному диоду VD3. Период развертки ,

где R=R₅ +h_{11 VT1} – сумма резистора R₅, подключенного к VD3 и входного сопротивления h₁₁ транзистора VT1, который подключен последовательно с резистором R₅.

          Величина емкости C₂ определяет частоту развертки осциллографа и задается переключателем, расположенным на передней панели осциллографа.

           Величина параметра h_11VT1 составляет величину :

        .

       R = R₅ + h₁₁ = 800 + 26050 = 26.85 (кОм).

           Определим минимальное и максимальное  значение емкости С₂ , исходя из минимального и максимального периода развертки.

         

           Согласно паспортным данным  T_{p max}=0.01 с, T_{p min}=1 мкс.

       

       

         В результате расчета по переменному  току выбраны конденсаторы:

           С_бл=0.1 мкФ                 

           С₂=43 пФ

           С₃=510 пФ

           С₄=2200 пФ

           С₅=0.1 мкФ

           С₆=22 пФ

           С₇=430 пФ

           Все конденсаторы выбраны типа  КМ-5а-Н30. Это керамические конденсаторы, в которых диэлектриком служит  высокочастотная керамика. Они характеризуются  высокими электрическими показателями  и сравнительно небольшой стоимостью.

          Выбранная группа по ТКЕ-Н30, что  означает изменение емкости  . 
 
 
 

8. Расчет печатного  узла

8.1 Расчет посадочных  мест 

Печатная плата  мультивибратора управления разверткой