Функціональний генератор

    

    

    4. Електричний розрахунок. 

    4.1. Розрахунок кінцевого каскаду.

    З попередніх розрахунків кінцевого  каскаду (еміторний повторювач) ми отримали такі данні:

    Р_вих.=12,5 Вт,

    І_мах=1,25 А,

     .

    

    Рисунок 12. Схема підсилювача потужності.

    Розраховуємо  потужність на колекторі транзистора VT4:

    

      Розраховуємо потужність розсіювання на колекторі:

    

    Визначаємо  коефіцієнт корисної дії  даного каскаду:

    

    Розраховуємо  струм на базі даного транзистора VT4:

    

    - такий І_Б   ОП забезпечити не може тому використовуємо складений ЕП, тобто Отже, додаємо в розрахунки ще один транзистор VT3.

    

    Рисунок 13. Розширена схема підсилювача потужності.

    Тому  отримуємо, що

    

.

    Визначаємо  додатковий опір R_д,  R_д >> R_н з нерівності видно, що додатковий опір має бути значно більший ніж опір навантаження тому:

    

(Ом).

    Отже вхідний опір даного еміторного повторювача буде таким:

    

(Ом)

    

    

     .

    Коефіцієнт  підсилення за напругою отримали такий:

    

. 
 
 
 
 

    4.2. Розрахунок підсилювача напруги.

      З попередніх розрахунків та даного технічного завдання ми отримали такі данні:

     ,

     ,

     .

    Значення  елементів коректую чого каскаду (R₁₇, C₆) стандартні і задаються відповідно з параметрами операційного підсилювача.

    

    Рисунок 14. Схема підсилювача напруги.

    При максимальному підсиленні,  К_U визначається за формулою

    

     , оскільки даний каскад має  підсилювати напругу на виході  в 2 рази. Вибираємо R₁₄=100 кОм, то відповідно вищевказаній формулі R₁₅=200 кОм. Згідно правилам розрахунку R₂₀ має бути не меншим ніж 0,1R₁₄ , отож верхня межа даного резистора R₂₀=10 кОм. Визначаємо нижню межу R₂₀, яка дорівнює (кОм).

    Розраховуємо  R₁₆, що повинен відповідати таким вимогам:

    

(кОм).

      Оскільки опір має бути більше  ніж зазначене значення, то вибираємо  R₂₀=2,2 кОм .     

    4.3 Розрахунок генератора  трикутних імпульсів.

    

    З завдання і попередніх розрахунків ми дізналися, що на вході генератора трикутних імпульсів вибирається один з трьох піддіапазонів частот :

    від 1 до 10 кГц,

    від 10 до 100 кГц,

    від 0,1 до 1 МГц.

    

    Рисунок 15. Схема генератора трикутних імпульсів.

    А напруга на виході генератора становить 5 В. В свою чергу напруга на вході визначатися за формулою:

    

 В.

    Отож  розраховуємо резисторний подільник (R₁R₂) та R₃. Для цього задаємо значення конденсатора С₁=2200пФ, який підтримує частоту сигналу в межах від 1 кГц до 10 кГц. Визначаємо період:

    

(с).

    З формули  визначаємо суму потрібних нам опорів:

    

(Ом).

    Тепер, знаючи максимальну частоту – 1МГц, можна визначити R₃ :

    

,

    

    

    Отже, R₃=44,55 Ом. Тоді (А). Враховуючи, що , то (В). З цього можна зробити висновок, що R₁=8 Ом.

    Знаходимо значення двох інших конденсаторів  С₂ і С₃:

    

(с),

    

(Ф).

    Аналогічно  знаходимо С₃:

    

(с),

    

(Ф). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

     5. Моделювання генератора трикутних імпульсів. 

        Моделювання  генератора трикутних імпульсів проводимо за допомогою пакету програм Electronics Workbench 5.12.

       На рисунку 16 наведено вигляд схеми  у вікні даної програми .

    Даний генератор повинен генерувати трикутні імпульси, частота який задається в діапазоні частот від 1 кГц до 10кГц, а напруга на вході підтримується на рівні 12В. 

    Рисунок 16. Структурна схема генератора трикутних імпульсів.

    На  екрані осцилографа (рисунок 17) видно, що на виході генератора отримуємо імпульси трикутної форми і вхідну напругу у 5 В. 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 17. Осцилограф.

    Отже, з результатів моделювання видно, що всі проведені нами розрахунки, що стосувалися вибору елементів схеми були правильні. Тому можна стверджувати, що дана схема може працювати для вирішення реальних задач.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

Висновок

    В даному курсовому проекті я розробила функціональний генератор на основі операційних підсилювачів з  використанням сучасної елементної бази. Даний генератор генерує імпульси прямокутної і трикутної форми.

    Можна відмітити, що цей функціональний є найбільш дешевим засобом генерування сигналів відповідної форми. ФГ має такі переваги: велика точність і простота у використанні, оскільки він розроблявся для широкого вжитку користувачами, що навіть не мають початкових знань електроніки, низька вартість, тому що використовуються досить прості і загальнодоступні елементи, висока завадостійкість, мала чутливість до змін напруги живлення.

    У першому розділі курсової проводимо розробку технічного завдання курсового проекту згідно держстандартам та нормативним документам.

    У другому розділі вказані визначення та класифікація генераторів, базові складові даних пристроїв, детально описано загальну структуру функціонального генератора. Також розробляється кожний каскад пристрою: генератор трикутних імпульсів, буферний підсилювач, підсилювач-обмежувач, підсилювач напруги та підсилювач потужності. Також були вибрані типи операційних підсилювачів, транзистора.

         У третьому розділі здійснено  розробку детальної структури функціонального генератора, послідовно описано принцип роботи кожного блоку схеми з попередньо обраними базовими елементами.

      В четвертому розділі проводяться розрахунки трьох каскадів: підсилювача потужності, підсилювач напруги та генератора трикутних імпульсів. А також були розраховані номінали та типи резисторів, конденсаторів та діодів.

      У п’ятому розділі здійснено моделювання одного з каскадів схеми, а саме генератора трикутних імпульсів.  
 
 

Література 

1. И.П.Жеребцов.Основы электроники. – Ленинград «Энергоатомиздат», 1989. – 352 с.
2. М.В. Поліщук. Методичні вказівки до виконання розрахункових завдань з курсів „Електронні пристрої автоматики”.-В.: ВПІ,1993.-60с.
3. Б.С. Гершунский. Довідник по розрахунку електронних схем.-М.: вид. об’єдн. „Вища школа”, 1988.-235с.
4. Г.С.Остапенко. Усилительные устройства. – М. «Радио и связь», 1989. – 400 с.
5. Розрахунок електронних схем: Приклади і задачі: Навчальний посібник/ Г.В. Корольов, В.А. Терехов.-М.: „Вища школа”,1987.-335с.
6. Д. В. Игумнов, Г.П. Костюнина - “Полупроводниковые устройства непрерывного действия “ - М: “Радио и связь”, 1990 г.
7. В. П. Бабенко, Г.И. Изъюрова  - “Основы радиоэлектроники”. Пособие по курсовому проектированию - М: МИРЭА, 1985 г.

8. Н.Н. Горюнов - “ Полупроводниковые приборы: транзисторы”    Справочник - М: “Энергоатомиздат”, 1985 г.
9. А.А. Новацкий, В.І. Сенько. Електроніка і мікросхемотехніка.- К.: вид. об’єдн. „Вища школа”, - 279с
10. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. – М: «Энергия», 1977 г.

   11.Держстандарти України та нормативні документи з метрології