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
Министерство образования РФ
Государственное учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСТКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ЭПЭО
Индивидуальное задание №3
Расчёт симметричного мультивибратора
Вариант работы №16
Выполнил студент
группы 7А96
Суровежко Н.О.
Проверил преподаватель
доцент, к.т.н.
Чернышев А. Ю.
Томск-2011
Задание №3
Рассчитать параметры симметричного мультивибратора на операционном усилителе с заданной рабочей частотой и сопротивлением нагрузки . Для расчетов принимаем Гц и кОм.
Схема симметричного мультивибратора и диаграммы напряжений, поясняющие его работу, изображены на рис.1 и 2.
Рис.1. Схема симметричного Рис.2. Диаграммы напря-
мультивибратора жений
Для расчетов выбираем операционный усилитель типа К140УД6
который имеет следующие основные параметры:
|
= +15±1,5 В; |
≥ 1 МОм; |
|
|
= –15±1,5 В; |
= +11 В; |
|
|
≤ 2,5 мА; |
= –11 В; |
|
|
≤ 200 нА; |
≥ 30000; |
|
|
≤ 25 нА; |
= 1 МГц; |
|
|
Uсм = ±10 В; |
= 2 В/мкс. |
Условные обозначения параметров операционного усилителя:
– напряжение источника питания положительной полярности;
– напряжение источника питания отрицательной полярности;
– максимальный допустимый ток операционного усилителя;
– входной ток операционного усилителя;
– разность входных токов;
– напряжение смещения;
– входное сопротивление;
– максимальное выходное напряжение положительного уровня;
– максимальное выходное напряжение отрицательного уровня;
– коэффициент усиления напряжения;
– частота единичного усиления;
– скорость изменения выходного напряжения.
Найдем коэффициент передачи делителя напряжения составленного из резисторов и по выражению:
, (1)
где – дифференциальное допустимое напряжение, В.
Подставив в (1) численные значения параметров, получим
Коэффициент передачи делителя напряжения можно определить как
(2)
Из (2) найдем отношение сопротивлений и
.
Подставляя значение k, получим
Частота выходного сигнала мультивибратора определяется по уравнению
, (3)
где – постоянная времени цепи заряда конденсатора (рис.1), с.
Из (3) найдем
.
Подставив численные значения параметров, получим
с.
Зная , определим , приняв значение конденсатора из стандартного ряда Е24 – 0,47мкф. Тогда
.
Подставив данные, получим
Ом
Из стандартного ряда значений Е24 выбираем кОм.
Определим мощность и тип резистора , предварительно определив ток, протекающий через сопротивление
С учетом численных значений параметров
А
В соответствии с (4)
Вт
Тогда тип резистора – МЛТ – 0,05 – 6,8кОм5%.
Из условия ограничения выходного тока мультивибратора на допустимом уровне определим сумму сопротивлений и
. (4)
Откуда
.
Подставив значения параметров, получим
Ом.
Для уменьшения протекающих токов увеличим сумму сопротивлений в 10 раз.
Значения сопротивлений и можно найти из системы уравнений
. (5)
Решив систему уравнений (5), получим, что Ом; Ом. С учетом ряда Е24 принимаем кОм и кОм.
Определим мощность резисторов и , предварительно найдя ток протекающий через делитель напряжения и :
А
Тогда в соответствии с (4) мощность резистора :
Вт.
Мощность
Вт
С учетом найденных значений выбираем резисторы: типа МЛТ – 0,01 – 36кОм5%, типа МЛТ – 0,01 – 43кОм5%.
Проверим правильность найденных параметров. Для этого аналитически определим максимальный ток и выходную частоту генератора и при помощи программы Electronics Workbench построим модель симметричного мультивибратора.
В соответствии с выражением (3)
Гц.
Подставляя в выражение
численные значения, определяем, что отличие найденной частоты от заданной частоты мультивибратора составляет 0,122%. Это является приемлемым на практике.
Подставляя численные значения сопротивлений и коэффициента k в (15), вычисляем выходной ток операционного усилителя
мА.
Полученное значение выходного тока меньше 2,5мА, поэтому найденные параметры удовлетворяют условиям задания.
На рис.3 представлена схема имитационной модели симметричного мультивибратора, а на рис.4 диаграммы напряжений.
Рис.3. Модель симметричного мультивибратора
в программной среде Electronics Workbench
T
U
с
U
Вых
Рис.4. Диаграммы выходного и емкостного напряжений мультивибратора
Частоту выходного сигнала определяем, как
Гц. Полученное при моделировании значение частоты f свидетельствует о правильности найденных параметров мультивибратора.