Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

Подписываем
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вступление
Возможная область применения RC-автогенераторов
RC-автогенераторы применяются для получения гармонических колебаний заданной частоты, в радиопередающих устройствах. Они используются на низких частотах вплоть до единиц герц. Проектируемый автогенератор может использоваться в радиоэлектронных устройствах в качестве генератора сигналов звукового диапазона.
Автогенератор используется в системах телемеханики для образования несущей частоты при передаче амплитудно- и частотно-модулированных сигналов по каналам связи, работающим, как правило, в тональном спектре частот.
Обоснование и выбор активных элементов.
Выбор принципиальной схемы на транзисторах обусловлен несколькими причинами:
Обоснование и выбор блок-схемы.
К автогенераторам относятся устройства, преобразующие энергию источника постоянного тока в переменный ток или напряжение определенной частоты и формы.
В RC- автогенераторах применяются частотозависимые или фазирующие цепи RC-типа. Мы будем использовать цепь Вина, которая образует ПОС.
Блок-схема рассчитываемого автогенератора может быть представлена в следующем виде:
Данная схема состоит из:
Выбор режима работы
Мощный выходной каскад является основным потребителем энергии. Он вносит основную часть нелинейных искажений. Поэтому при выборе в проектировании обратим внимание на КПД и величину нелинейных искажений.
Наиболее подходящим является режим «А». В нем являются наименьшими нелинейные искажения по сравнению с другими режимами работы. Но КПД составляет уровень 35-45%. Режим «В» имеет КПД около 50-60%, в то время как уровень нелинейных искажений является чересчур большим.
Выбираем режим работы «А».
Заданные значения:
Расчет автогенератора.
Расчет усилителя мощности
Начнем с расчета усилителя мощности в режиме «А».
Определим амплитудные значения тока и напряжения на нагрузке:
Определим допустимую мощность:
Определим постоянное напряжение на выходных транзисторах VT12, VT13.
U0 запас, исключающий попадание рабочей точки в область насыщения. У различных транзисторов он колеблется от
Примем Ек=55 В
По рассчитанным и заданным параметрам выбираем транзисторы VT12 и VT13.
Транзисторы типа КТ943В n-p-n
Определим токи покоя транзисторов VT12 и VT13:
A
Определим величину резисторов защиты:
Определим ток покоя транзистора VT10 и VT11
Определим постоянное напряжение на транзисторах VT10 и VT11:
Определим мощность, рассеиваемую на транзисторе VT10:
Выбираем транзисторы VT10 и VT11:
VT10: КТ815В
VT11: КТ814В
Определим напряжение смещение :
Определим ток покоя VT9
тогда
Определим R34+R35
Определим мощность, рассеиваемую на транзисторе VT9:
Выберем VT9: КТ503Д
Выберем R34>>Rн
Определим коэффициент передачи на транзисторах VT10-VT13:
Проверим правильность выбора транзистора VT9:
Определим входное сопротивление:
Для предварительного каскада:
Ом
Найдем входное сопротивление VT9:
Определим коэффициент усиления:
Коэффициент усиления всего каскада:
Выбираем ток базового делителя VT9:
Определим резистор делителя:
Ом
Выберем резисторы из условия R40>Rн. Также R33 не должно слишком маленьким из-за влияния на емкость С21.
Определим падения напряжений на резисторах:
Определим мощности на этих резисторах:
Рассчитаем напряжения на конденсаторах:
Расчет отрицательной обратной связи:
Рассчитаем входное сопротивление выходного каскада:
Рассчитаем эквивалентное сопротивление:
Определим коэффициент усиления с отрицательной обратной связью:
Расчет эмиттерного повторителя.
Определим начальные параметры.
Нагрузкой же будет являться входное сопротивление предыдущего каскада:
Итак, определим параметры транзистора VT8:
VT8: KT301A
Руководствуясь полученными значениями, определим значение тока базы:
Определим падение напряжения на R29:
Определим параметры VT7:
B
VT7: KT301A
Определим значение тока базы транзистора VT7:
Определим значение тока делителя:
Определим значение R29:
Найдем значение R28. Для уменьшения влияния сопротивления делителя целесообразно принимать его достаточно большим. Но чрезмерное увеличение может привести к уменьшению стабильности.
B
Определим неизвестные нам резисторы:
Расчет по переменному току.
Входное сопротивление транзистора VT7:
Предположим, что, так как транзистор КТ301А маломощный. Такое же условие будем применять ко всем транзисторам, используемым в курсовом проекте.
Определим коэффициент передачи повторителя транзистора VT8:
Аналогичным образом определим коэффициент передачи повторителя транзистора VT7:
Определим общий коэффициент повторителя.
Найдем общее входное сопротивление повторителя:
Определим мощности резисторов:
Расчет аттенюатора.
В техническом задании нам дан аттенюатор с следующими ослаблениями:
0; -0.695; -6.95; -13.9; -55.6.
Разобьем на участки:
(-55.6; -13.9);
(-13.9; -6.95);
(-6.95; -0.695);
(-0.695; 0).
Примем R25=750 Ом, чтобы получался не слишком большой разброс между крайними значениями резисторов .
Используя вычисления, проделанные в предыдущем пункте, прорешаем все последующие диапазоны.
Рассчитаем падения напряжений на резисторах.
B
Вообще, U25 напряжение, меняющееся в зависимости от ситуации. Максимальное напряжение на резистор R25 будет в случае закоротки остальных сопротивлений.
В других случаях U25 можно найти по формуле:
Рассчитаем мощности:
Расчет эмиттерного повторителя на транзисторах VT5 и VT6.
Определим начальные параметры повторителя.
Ом
Определим параметры транзистора VT6
Определим по этим параметрам транзистор VT6: KT301A
VT5: KT301A
Примем R19=10000 Ом
Определим падения напряжений на резисторах.
Определим неизвестные значения резисторов:
Расчет по переменному току
Определим коэффициент передачи повторителя:
Определим
Общее входное сопротивление повторителя:
Мощности, рассеиваемые на резисторах.
Расчет цепи Вина.
Входное сопротивление моста Вина определяется по формуле:
На частоте квазирезонанса .
,
Выходное сопротивление моста Вина:
На частоте квазирезонанса:
Нагрузкой моста Вина будет повторитель на транзисторах VT1 и VT2.
Предположим, что ,
тогда:
Таким образом, входное сопротивление цепи Вина:
Выходное сопротивление цепи Вина:
Разделим данный нам диапазон частот на три части.
1.
Рассчитаем емкости:
2.
Рассчитаем емкости:
3.
Рассчитаем емкости:
Входное напряжение на цепи Вина равно входному напряжению на эмиттерном повторителе.
Выходное напряжение на цепи Вина:
Ток в цепи Вина равен:
Напряжение на резисторах:
B
Рассчитаем мощности на резисторах:
Расчет нелинейной отрицательной обратной связи.
Нелинейный элемент вводится в схему для ограничения амплитуды и стабилизации ее. Уменьшает коэффициент усиления. Также предохраняет транзисторы от попадания в граничный режим (что приводит к появлению нелинейных искажений).
Выберем в качестве нелинейного элемента лампу накаливания.
С помощью Ом-амперной характеристики найдем сопротивление:
Найдем сопротивление связи R12
Найдем сопротивление обратной связи:
Расчет элементов усилителя напряжения.
Поскольку усилитель напряжения работает на нагрузку, а нагрузкой для него являются: входное сопротивление эмиттерного повторителя, входное сопротивление моста Вина и входное сопротивление ООС, то:
A
A
Примем
Принимаем R15 за сопротивление коллектора.
Примем
Определим Iкнач иUкнач.
Рассчитаем допустимую мощность:
Определим транзистор VT4: KT201Г
Определим значения резисторов R13 и R14:
300
663.261
Сопротивление цепи эмиттера:
80.667
Проведем расчет по переменному току.
Расчет усилителя на VT3.
0.000213A
2.002B
0.00103A
Зададим значение и найдем :
Определим
2.269
Примем
=0.9B
2.911B
Определим и
=0.00089A
2.116B
Определим мощность, по которой будем выбирать транзистор VT3
0.00186Bm
VT3: KT201Г
0.0000127A
0.000127A
12600
52970
13000*0.000127=1.651B
56000*(0.000127+0.0000127)=7.823
6800*0.00089=6.052B
1300*0.00089=1.157B
Ток через R12:
0.00089+0.0004=0.00129A
0.00129*1300=1.677B
0.00129*1.677=0.00216Bm
Расчет по переменному току.
27.695Ом
300+(27.695+442.132)*(1+70)=33660Ом
208.513Ом
3.94
0.44
0.022
8033Ом
Расчет повторителя на VT1, VT2
0.00000274A
Пусть , тогда
1.502
0.002A
Рассчитаем напряжение на
6.3-1.502=4.798B
0.00000247+0.002=0.002002A
0.002002*4.798=0.00969Bm
Выберем транзистор VT 2 - KT302A:
Транзистор VT1: КТ302Б
Вычислим
Выберем ток делителя
Ток, протекающий через R7:
0.002022A
Пересчитаем U7
B
Определим величины резисторов R5 и R4
Пересчитаем напряжения на этих резисторах
B
Посчитаем мощности
Расчет по переменному току
Емкость
Определим
Определим величину сопротивления
1001Ом
=
Определим входное сопротивление повторителя:
Расчет конденсаторов.
Значения емкостей рассчитываются исходя из того, сколько на них приходится частотных искажений.
Пусть на последний конденсатор приходится половина, остальные распределены равномерно.
0.0000000504Ф
Примем
=0.00000312Ф
Примем
0.00000358Ф
Примем
0.0000128Ф
Примем
0.000000162Ф
Примем
0.0000322Ф
Примем
0.000000325Ф
Примем
0.000114Ф
Примем
2.076B
0.021Ф
Примем
0.0000375Ф
Примем
7.711B
Определим величину емкостиС6
0.0000155Ф
Примем
Определим величину емкости С9
0.0000506Ф
Примем
Определим величину емкостиС11
0.000414Ф
Примем
Определим величину емкости С13
0.00000527Ф
Примем
Определим величину емкости C16:
Примем
Определим величину емкости С19:
Примем
Определим величину емкостиC20:
0.000373Ф
Примем
Найдем емкость С21
Примем
Определим величину емкости С22:
0.000103Ф
Примем
Расчет радиаторов.
Нам необходимо рассеять мощность на тех транзисторах, где она превышает 1,5 Вт.
Таких транзисторов 4:
VT10 (KT815B), VT11 (KT814B), VT12, VT13 (KT943B).
Рассчитываем площадь радиаторов.
-коэффициент теплоизлучения от теплоотвода в окружающую среду
- тепловое сопротивление перехода-среда
- температура среды, =25°С
- температура p-n перехода
Расчет искажений на высоких частотах
1.0000033
1.000567
1.000032
1.000031
1.0000033*1.000567*1.000032*1.000031=1.00063
Значение коэффициента в пределах допустимого.
, где
0.0000000449
0,000006*(680+143.223)=0,00494с
0,0000002*(390+143,223)=0,000107с
0.0000001
Можно составить таблицу значений АЧХ
Для нижних частот
f |
w |
Kn |
1 |
6.283 |
0.0031 |
5 |
31.416 |
0.076 |
10 |
62.832 |
0.296 |
20 |
125.664 |
1.052 |
30 |
188.496 |
2.039 |
40 |
251.327 |
3.106 |
50 |
314.159 |
4.19 |
100 |
628.319 |
9.473 |
250 |
1571 |
24.391 |
500 |
3142 |
47.178 |
1000 |
6283 |
82.379 |
1500 |
9425 |
105.332 |
Для верхних частот
f |
w |
Kв |
9000 |
56550 |
148,115 |
10000 |
62830 |
148,054 |
50000 |
314200 |
140,972 |
100000 |
628300 |
124,031 |
150000 |
942500 |
105,716 |
250000 |
1571000 |
77,199 |
500000 |
3142000 |
43,237 |
100000 |
6283000 |
22,342 |
1500000 |
9425000 |
14,989 |
2500000 |
15710000 |
9,023 |
5000000 |
31420000 |
4,518 |
10000000 |
62830000 |
2,26 |
Для расчета ФЧХ воспользуемся формулами:
f |
w |
|
1 |
6.283 |
3.11 |
10 |
62.83 |
2.834 |
50 |
314.159 |
2.109 |
100 |
628.319 |
1.815 |
250 |
1571 |
1.531 |
500 |
3142 |
1.308 |
1000 |
6283 |
1.005 |
1500 |
9425 |
0.793 |
2500 |
15710 |
0.533 |
5000 |
31420 |
0.263 |
10000 |
62830 |
0.085 |
30000 |
188500 |
-0.144 |
100000 |
628300 |
-0.566 |
250000 |
1571000 |
-1.018 |
500000 |
3142000 |
-1.272 |
1000000 |
6283000 |
-1.418 |
Расчет параметрических стабилизаторов.
Поскольку Епит=55В, а в некоторых каскадах используется Епит=9 и 6 В, то мы воспользуемся следующей схемой:
В качестве VD1 выберем стабилитрон: КС406Б
Определим ток, протекающий через R44:
0.028A
1642.857Ом
1.288
0.252
В качестве VD2 выберем стабилитрон: KC168A
0.00204A
1323.529Ом
0.0055
0.0129
Карта режимов: Резисторы
Обозначение |
Номинал, Ом |
Напряжение B |
Ток, A |
Мощность, Bm |
Тип |
R0 |
22000 |
6.094 |
0.000277 |
0.00169 |
CП4-3-0.125 |
R1 |
2400 |
0.665 |
0.000277 |
0.000184 |
МЛТ-0.125 |
R2 |
2400 |
0.046 |
0.000277 |
0.000184 |
МЛТ-0.125 |
R3 |
22000 |
0.424 |
0.000277 |
0.00169 |
СП4-3-0.125 |
R4 |
2200 |
0.045 |
0.000020402 |
0.000000921 |
МЛТ-0.125 |
R5 |
300000 |
6.06 |
0.0000202 |
0.000122 |
МЛТ-0.125 |
R6 |
10000 |
0.00202 |
0.000000202 |
0.908нBm |
МЛТ-0.125 |
R7 |
2400 |
4.853 |
0.002022 |
0.000981 |
МЛТ-0.125 |
R8 |
56000 |
7.823 |
0.0001397 |
0.0011 |
МЛТ-0.125 |
R9 |
13000 |
1.651 |
0.000127 |
0.00021 |
МЛТ-0.125 |
R10 |
6800 |
6.052 |
0.00089 |
0.0054 |
МЛТ-0.125 |
R11 |
1300 |
1.157 |
0.00089 |
0.00103 |
МЛТ-0.125 |
R12 |
1300 |
1.667 |
0.00129 |
0.00216 |
СП3-6-0.125 |
R13 |
680 |
7.587 |
0.0112 |
0.083 |
МЛТ-0.125 |
R14 |
300 |
4.71 |
0.0157 |
0.074 |
МЛТ-0.125 |
R15 |
390 |
6.24 |
0.016 |
0.1 |
МЛТ-0.125 |
R16 |
82 |
0.915 |
0.011 |
0.01 |
МЛТ-0.125 |
R17 |
8200 |
1.979 |
0.000241 |
0.000452 |
МЛТ-0.125 |
R18 |
30000 |
7.17 |
0.000239 |
0.00167 |
МЛТ-0.125 |
R19 |
10000 |
0.239 |
0.00000239 |
0.0000000571 |
МЛТ-0.125 |
R20 |
1500 |
5.904 |
0.003936 |
0.021 |
МЛТ-0.125 |
R21 |
62 |
0.104 |
0.00168 |
0.000175 |
МЛТ-0.125 |
R22 |
910 |
0.74 |
0.000813 |
0.000602 |
МЛТ-0.125 |
R23 |
3000 |
1.079 |
0.000359 |
0.000388 |
МЛТ-0.125 |
R24 |
470000 |
1.347 |
0.00000287 |
0.00000386 |
МЛТ-0.125 |
R25 |
750 |
1.349 |
0.001799 |
0.00243 |
СП4-3-0.125 |
R26 |
3900 |
1.74 |
0.000446 |
0.000776 |
МЛТ-0.125 |
R27 |
16000 |
7.26 |
0.000454 |
0.00329 |
МЛТ-0.125 |
R28 |
10000 |
0.046 |
0.0000046 |
0.000000212 |
МЛТ-0.125 |
R29 |
750 |
5.663 |
0.007549 |
0.044 |
МЛТ-0.125 |
R30 |
220 |
0.519 |
0.00236 |
0.00123 |
МЛТ-0.125 |
R31 |
3600 |
8.496 |
0.00236 |
0.02 |
МЛТ-0.125 |
R32 |
680 |
1.605 |
0.00236 |
0.00379 |
МЛТ-0.125 |
R33 |
1500 |
3.894 |
0.002596 |
0.0101 |
МЛТ-0.125 |
R34 |
330 |
3.742 |
0.011 |
0.0424 |
МЛТ-0.125 |
R35 |
2400 |
27.216 |
0.011 |
0.309 |
МЛТ-0.5 |
R36 |
390 |
3.686 |
0.00945 |
0.0348 |
МЛТ-0.125 |
R37 |
91 |
2.6 |
0.029 |
0.0743 |
МЛТ-0.125 |
R38 |
33 |
3.243 |
0.098 |
0.319 |
МЛТ-0.5 |
R39 |
33 |
2.557 |
0.077 |
0.198 |
МЛТ-0.25 |
R40 |
9100 |
23.694 |
0.002596 |
0.0613 |
МЛТ-0.125 |
R41 |
1.2 |
0.932 |
0.777 |
0.724 |
МЛТ-1 |
R42 |
1.2 |
0.952 |
0.775 |
0.755 |
МЛТ-1 |
R43 |
1300 |
2.7 |
0.0204 |
0.0055 |
МЛТ-0.125 |
R44 |
1600 |
46 |
0.028 |
1.288 |
МЛТ-2 |
Конденсаторы
Обозначение |
Емкость |
Напряжение |
Тип |
Номинальное напряжение |
С0 |
0.1мкФ |
0,313 |
К73-15 |
100 |
С1 |
0.1мкФ |
0,47 |
К73-15 |
100 |
С2 |
10000пФ |
0,313 |
К73-15 |
100 |
С3 |
10000пФ |
0,47 |
К73-15 |
100 |
С4 |
2000пФ |
0,313 |
К73-15 |
630 |
С5 |
2000пФ |
0,47 |
К73-15 |
630 |
С6 |
100мкФ |
1,207 |
К50-16 |
6,3 |
С6 |
60000пФ |
0,385 |
К73-15 |
100 |
С7 |
6мкФ |
3,202 |
К73-16 |
63 |
С8 |
6мкФ |
2,242 |
К73-16 |
63 |
С9 |
20мкФ |
2,911 |
К50-16 |
10 |
С10 |
10мкФ |
0,192 |
К73-16 |
63 |
С11 |
1000мкФ |
0,9 |
К50-16 |
10 |
С12 |
0.2мкФ |
2,389 |
К73-15 |
100 |
С13 |
30мкФ |
3,349 |
К50-16 |
10 |
С14 |
50мкФ |
4,302 |
К50-16 |
20 |
С15 |
0.4мкФ |
7,651 |
К73-16 |
250 |
С16 |
4мкФ |
0,0029 |
К73-16 |
100 |
С17 |
200мкФ |
2,076 |
К50-16 |
10 |
С18 |
22000мкФ |
1,605 |
К50-22 |
6,3 |
С19 |
50мкФ |
3,686 |
К50-16 |
10 |
С20 |
500мкФ |
2,6 |
К50-16 |
10 |
С21 |
10000мкФ |
5,489 |
К50-22 |
10 |
С22 |
500мкФ |
23,758 |
К50-16 |
50 |
С23 |
50мкФ |
7,711 |
К50-16 |
10 |
Транзисторы
обозначение |
тип |
Uкэ, В |
Uбэ, В |
Ik, A |
Iб, А |
Pк, Вт |
VT1 |
КТ302Б |
0,747 |
0.7 |
0,0000182 |
0,000000202 |
0,0000136 |
VT2 |
КТ302А |
1,502 |
0.7 |
0,002002 |
0,0000182 |
0,00969 |
VT3 |
КТ201Г |
2,116 |
0.7 |
0,00089 |
0,0000127 |
0,00186 |
VT4 |
КТ201Г |
3,81 |
0.7 |
0,011 |
0,000157 |
0,042 |
VT5 |
КТ301А |
2,649 |
0.701 |
0,0000956 |
0,00000239 |
0,000253 |
VT6 |
КТ301А |
3,349 |
0.701 |
0,00383 |
0,0000956 |
0,013 |
VT7 |
КТ301А |
2,487 |
0.751 |
0,000184 |
0,0000046 |
0,000458 |
VT8 |
КТ301А |
3,238 |
0.751 |
0,00736 |
0,000184 |
0,024 |
VT9 |
КТ503Д |
24,849 |
0.801 |
0,00945 |
0,000236 |
0,235 |
VT10 |
КТ815В |
24,799 |
0.851 |
0,0756 |
0,00189 |
1,895 |
VT11 |
КТ814В |
24,799 |
0.851 |
0,0756 |
0,00189 |
1,895 |
VT12 |
КТ943В |
25,7 |
0.901 |
0,7555 |
0,01889 |
20,5 |
VT13 |
КТ943В |
25,7 |
0.901 |
0,7555 |
0,01889 |
20,5 |
Стабилитроны
Обозначение |
Тип |
Uст, В |
Iст, мА |
Р, мВт |
VD1 |
КС406Б |
10 |
0,25 |
340 |
VD2 |
КС168А |
6.8 |
10 |
300 |
Спецификация элементов
Конденсаторы:
Обозначение |
Тип |
Количество |
С0, С1, С2, С3, С4, С5, С6, С12 |
К73-15 |
8 |
С6, С9, С11, С13, С14, С17, С19, С20, С22, С23 |
К50-16 |
10 |
С7, С8, С10, С12, С15 |
К73-16 |
5 |
С18, С21 |
К50-22 |
2 |
Резисторы:
R1, R2, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32, R33, R34, R36, R37, R40, R43 |
МЛТ-0.125 |
35 |
R0, R3, R25 |
CП4-3-0.125 |
3 |
R12 |
CП3-6-0.125 |
1 |
R42, R41 |
МЛТ-1 |
2 |
R35, R38 |
МЛТ-0.5 |
2 |
R44 |
МЛТ-2 |
1 |
R39 |
МЛТ-0.25 |
1 |
Транзисторы:
Обозначение |
Тип |
Количество |
VT5, VT6, VT7, VT8 |
КТ301А |
4 |
VT12, VT13 |
KT943B |
2 |
VT11 |
KT814B |
1 |
VT10 |
KT815B |
1 |
VT9 |
КТ503Д |
1 |
VT3, VT4 |
КТ201Г |
2 |
VT1 |
КТ302Б |
1 |
VT2 |
КТ302А |
1 |
Стабилитроны:
Обозначение |
Тип |
Количество |
VD1 |
КС406Б |
1 |
VD2 |
КС168А |
1 |
Технология изготовления печатной платы.
Для перенесения рисунка печатных проводников на плату фольгированного материала можно воспользоваться явлением светочувствительности меди. Для этого заготовку платы тщательно очищают от жиров и окислов, опустив её на 1,5…3 мин в раствор хлорного железа, после чего промывают в проточной воде, протирают и высушивают. На фольгу накладывают кальку с рисунком проводников, выполненным чёрной тушью (можно также чёрной акварелью, чёрной пастой или, даже чёрным карандашом), и прижимают её листом стекла. Заготовку через стекло и кальку освещают лампой мощностью 200…300 Вт с расстояния 150…200 мм в течение 10…20 мин. Продолжительность экспонирования нужно уточнить экспериментально.
Освещённые участки фольги под действием света окисляются и чернеют, а затемнённые почти не изменяются. Теперь остаётся закрасить светлые участки фольги кислотостойким лаком и травить, как обычно. Травить можно в растворе хлорного железа. Следует иметь в виду, что рисунок на фольге через непродолжительное время (несколько дней) после экспонирования почти исчезает, поэтому закрашивать его лаком следует сразу же после выключения лампы.
Описанный способ особенно пригоден при изготовлении большого числа одинаковых плат. Вместо кальки удобнее изготовить фотопластинку с изображением рисунка печатных проводников.