Проектирование генератора гармонических колебаний

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский Государственный Университет

Кафедра «Вычислительная техника»

Курсовой проект по предмету «Основы радиоэлектроники»

«Проектирование генератора гармонических колебаний»

Выполнил:

студент группы МТС 91

Фидченко Н.В.

Проверил: Доцент Зелёв Л. В.

Хабаровск 2012

ЗАДАНИЕ

по курсовому проектированию

Студенту 4 курса ___ группы МТС-91 института ФАИТ

Фамилия Фидченко имя Николай отчество Владимирович

Дата выдачи задания 15 октября 2012 г.

Срок выполнения проекта и сдачи зачета ________________

Тема проекта:

Проектирование генератора гармонических колебаний

Исходные данные:

Спроектировать генератор гармонических колебаний

Выходная мощность Uвых=5 В

Сопротивление нагрузки Rн=1 кОм

Частота генерируемых колебаний fн=4,5 МГц

Оглавление

  • Введение
    • Анализ технического задания
    • Кварцевый резонатор
    • Характеристики кварцевых резонаторов
    • Виды кварцевых резонаторов
    • Схемы автогенераторов
    • Расчет генератора
    • Расчет автогенератора
    • Расчет источника питания
  • Вывод

Введение

Генераторы гармонических колебаний представляют собой электронные устройства, формирующие на своем выходе периодические гармонические колебания при отсутствии входного сигнала. Генерирование выходного сигнала осуществляется за счет энергии источника питания.

Условие возникновения автоколебаний можно разделить на две составляющие:

1) Условие баланса амплитуд: К•в=1. Физический смысл: результирующее усиление в контуре, состоящем из последовательного соединения усилителя и цепи ОС должно быть равно единице. Если цепь ОС ослабляет сигнал, то усилитель должен на 100% компенсировать это ослабление. То есть если в любом месте разорвать контур ПОС и на вход подать сигнал от внешнего источника, то пройдя по контуру К•в с выхода разрыва цепи ОС вернется сигнал точно такой же амплитуды, что был подан на вход разрыва.

2) Условие баланса фаз: arg (K?в)=0. Физический смысл: результирующий фазовый сдвиг, вносимый усилителем и цепью ОС должен быть равен нулю (или кратен 2р). То есть при подаче сигнала на разрыв, вернувшийся сигнал будет иметь точно такую же фазу. При выполнении этого условия ОС будет положительна.

Для существования автоколебаний необходимо одновременное выполнение этих условий. Если эти условия выполняются не для одной частоты, а для целого спектра частот, то генерируемый выходной сигнал будет сложным (не гармоническим). Для обеспечения синусоидальности выходного сигнала генератор должен генерировать сигнал только одной единственной частоты. Для этого необходимо, чтобы условия возникновения автоколебаний выполнялись для единственной частоты, которая и будет генерироваться. Для этого делают К или в частотно-зависимыми. Как правило в имеет максимум в0 на некоторой частоте щ0. Поэтому на щ0 и коэффициент усиления будет иметь максимум К0. Величины К0 и в0 обеспечивают такими, чтобы они удовлетворяли условиям возникновения автоколебаний. Тогда при отклонении частоты от щ0 и условия возникновения автоколебаний выполняться не будут, что приведет к затуханию колебаний этой частоты и на выходе генератора будут только гармонические колебания частоты щ0.

В зависимости от того, каким способом в генераторе обеспечивается условие баланса фаз и амплитуд, различают генераторы:

1) RC-типа

Рис. 1 — Принципиальная схема генератора с последовательно-параллельной RC-цепью на ОУ

Регулирование частоты в этом генераторе осуществляется одновременным изменением сопротивлений R или емкостей С. Для стабилизации амплитуды генерируемых колебаний в качестве сопротивления R1 применяют терморезистор с положительным температурным коэффициентом. Если при этом амплитуда выходного сигнала возрастет выше установившегося уровня, то возросший сигнал на выходе генератора приведет к увеличению напряжения и тока (то есть мощности) на R1. При нагреве R1 его сопротивление возрастет и коэффициент усиления по неинвертирующему входу уменьшится (то есть уменьшится наклон амплитудной характеристики усилителя по неинвертирующему входу). Это приведет к уменьшению амплитуды автоколебаний на выходе. Если же амплитуда автоколебаний уменьшится, то мощность, выделяемая на R1, уменьшится. Его температура также уменьшится, что вызовет уменьшение его температуры. Коэффициент усиления возрастет, увеличится наклон характеристики, точка пересечения характеристик сместится вверх и обеспечит большую амплитуду. В качестве такого терморезистора можно использовать маломощную лампу накаливания.

2) LC-типа

Такой генератор строят на основе усилительного каскада на транзисторе, включая в его коллекторную цепь колебательный LC-контур.

Рис. 2 — Генератор LC-типа

По принципу работы схемному построению различают генераторы с самовозбуждением и генераторы с внешним возбуждением, которые по существу являются усилителями мощности генерируемых колебаний заданной частоты.

Электронные автогенераторы подразделяются на автогенераторы синусоидальных колебаний и автогенераторы колебаний не синусоидальной формы, которые принято называть релаксационными автогенераторами.

По диапазону генерируемых частот генераторы делятся на низкочастотные (от 0,01Гц до 100 кГц), высокочастотные (от 100 кГц до 100 МГц) и сверхвысокочастотные (от 100 МГц и выше)

Генератор может работать в нескольких режимах самовозбуждения.

— мягкий

— жесткий.

Рис. 3 Мягкий режим самовозбуждения

Мягкий режим самовозбуждения — когда колебательная характеристика начинается с нулевой точки и ее угол наклона к оси абсцисс в области малых амплитуд больше, чем угол наклона линии обратной связи.

При мягком режиме автоколебания возникают и самостоятельно устанавливаются сразу же после включения. Баланс амплитуд при мягком самовозбуждении выполняется в одной точке M (рис. 3).

Рис. 4 Жесткий режим самовозбуждения

Жесткий режим самовозбуждения — когда колебательная характеристика не удовлетворяет приведенным условиям мягкого режима.

Жесткий режим характерен тем, что малые колебания на входе усилительного элемента не могут вызвать самовозбуждение автогенератора, в жестком режиме существуют две и более точки, в которых соблюдается баланс амплитуд (рис. 4).

Сравнивая автоколебательные системы с мягким и жестким самовозбуждением, можно заметить, что система с мягким самовозбуждением имеет неустойчивое, а с жестким самовозбуждением устойчивое состояние покоя. При мягком самовозбуждении и малых амплитудах колебания усилительный элемент работает без отсечки тока, а при жестком — с отсечкой. Таким образом, можно сделать вывод, что мягкое самовозбуждение удобно для эксплуатации, т.к. колебания быстро и легко устанавливаются. Однако, при установившимся режиме удобно работать при малых углах отсечки выходного тока усилительно элемента, т.к. при этом можно получить более высокий КПД и меньше тепловые потери, что влияет на стабильность работы автогенератора, а, следовательно, и на стабильность частоты на выходе передатчика. Поэтому часто используют смешанный режим самовозбуждения, при котором в момент включения автогенератор начинает работать сначала в мягком режиме (подача на усилительный элемент напряжения смещения), а затем в жестком (изменение напряжения смещения в процессе установления автоколебаний). Для изменения напряжения смещения в автогенераторе предусматривают специальную цепь — цепь автоматического смещения. При режиме отсечки тока используют понятие коэффициента регенерации, который показывает во сколько раз может быль уменьшена добротность колебательной системы по сравнению с ее исходным значением, чтобы автогенератор оказался на границе срыва автоколебаний

Анализ технического задания

В данной курсовой работе необходимо разработать генератор гармонических колебаний, который имел бы такие параметры:

Выходная мощность Uвых = 5 В

Сопротивление нагрузки Rн = 1 кОм

Частота генерируемых колебаний fн = 4,5 МГц

В результате анализа задания можно сделать вывод, что для проектируемого генератора лучше использовать схему типа LC.

Кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор имеет лучшие характеристики, чем другие приборы для стабилизации частоты (колебательные контуры, пьезокерамические резонаторы): стабильность по частоте (уход частоты) и температуре (изменение частоты резонанса в зависимости от температуры окружающей среды).

Рис. 5 Эквивалентная схема кварцевого резонатора

Характеристики кварцевых резонаторов

К числу важнейших факторов, которые характеризуют качество кварцевого резонатора, относят добротность, температурный коэффициент частоты и моночастотность:

· термостабильность кварцевого резонатора -- это зависимость частоты кварца от температуры, понятно, что чем меньше частота изменяется от температуры, тем лучше;

· добротность это отношение резонансной частоты к полосе пропускания, обладая самой высокой добротностью Q ~ 100. 000−10. 000. 000, кварцевые резонаторы имеют также высокую температурную стабильность и низкую долговременную нестабильность частоты

· моночастотность кварцевых резонаторов в значительной степени определяется параметрами тонкопленочных электродов, так, с повышением частоты резонаторов для обеспечения «чистого» спектра масса электродов, нагружавшая кристалл, уменьшается.

Частотный коэффициент является одной из величин, характеризующих кварцевый резонатор. Иногда его ещё называют волновым коэффициентом. Он связывает резонансную частоту пьезоэлемента с его размерами, определяющими частоту данного cpeзa. Частотный коэффициент зависит от плотности кварца и его упругости. Также частотный коэффициент зависит и от угла среза кристаллического элемента.

Виды кварцевых резонаторов

По типу корпуса кварцевые резонаторы могут быть выводные для объемного монтажа (стандартные и цилиндрические) и для поверхностного монтажа (SMD). Кварцевые резонаторы могут изготавливаться различной конструкции, иметь разнообразную «упаковку» (корпуса могут быть пластмассовые, стеклянные, металлические, самых разных форм и размеров), но все они предназначены для стабилизации частоты в радиоэлектронных устройствах.

Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы различают:

· по назначению (генераторный, фильтровый и т. д.);

· по заполнению внутреннего объема корпуса (негерметизированный, герметизированный, вакуумный и др.);

· по порядку колебаний пьезоэлемента;

· по числу электромеханических резонансных систем (одинарный, сдвоенный и т. д.).

Активность кварцевых резонаторов является важнейшим параметром для успешной эксплуатации этих приборов. Активность пьезоэлектрического резонатора -- качественная характеристика оценки способности кварцевого резонатора возбуждаться в определенных условиях. Активность резонатора не определяется полностью его собственными параметрами. Емкость схемы, в которой работает кварцевый резонатор, оказывает огромное влияние на его активность.

Практически определены оптимальные значения нагрузочной емкости для резонаторов, работающих в схеме на основной частоте колебаний и на механических гармониках. В первом случае нагрузочная емкость должна быть в пределах от 20 до 100 пФ (стандартизованные значения 20, 30, 50 и 100 пФ) и для резонаторов, работающих на механических гармониках (на частотах выше 15 МГц) в схемах последовательного резонанса 12, 15,120 и 30 пФ. Такие нагрузочные емкости обеспечивают сочетание высокой активности и хорошей стабильности частоты.

Режим работы кварцевого резонатора значительно ухудшается, если эксплуатировать его без учета влияния параметров схемы генератора на параметры резонатора. Условия работы кварцевого резонатора и его активность в большой мере зависят от параметров колебательного контура и режима работы кварцевого генератора.

В кварцевых резонаторах, применяемых в фильтрах, используются в основном те же виды колебаний, что и в генераторных кварцевых резонаторах. В фильтрах применяются двух- и четырехэлектродные вакуумные кварцевые резонаторы. В специальных схемах многозвенных кварцевых фильтров наиболее часто используются четырехэлектродные резонаторы как более экономичные. Наличие в любом пьезоэлементе нежелательных резонансных частот наряду с основной частотой колебаний заставляет особенно тщательно выбирать тип среза пьезоэлемента при использовании его в фильтровой схеме. Необходимо, чтобы его нежелательные резонансы были сдвинуты относительно основной частоты, а также не участвовали в основных колебаниях и не влияли на характеристику фильтра. Величина нежелательных резонансов и их сдвиг относительно основной частоты являются определяющими при выборе кварцевых резонаторов для электрических фильтров.

Для уменьшения ухода частоты резонаторов в широких пределах изменения температур используют термостатирование. Кварцевый резонатор помещают в термостат, в котором автоматически поддерживается постоянная температура.

На эквивалентные параметры кварцевых резонаторов влияет ряд причин. Следует отметить, что для практического использования существенно не само значение какого-либо эквивалентного параметра, а его изменение, вызванное переменами влияющего фактора. Динамические параметры кварцевого резонатора определяются физическими константами кварца и размерами. Эти параметры сильно зависят от внешних факторов (например, изменения механического контакта крепления пьезоэлементов в держателе).

Схемы автогенераторов

Автогенераторы, как правило, выполняют на полупроводниковых приборах, так как они имеют ряд преимуществ:

1. Низкие питающие напряжения

2. Широкодиапазонность

3. Большой срок службы.

В данной работе мы будем использовать генераторы, работающие по трёх-точечной схеме, так как именно такая схема наиболее проста и оптимальна. Транзистор тремя своими выводами присоединяют к трем точкам колебательного контура, состоящего из трех реактивных элементов. По величине и знаку реактивные элементы выбирают, исходя из баланса фаз и амплитуд.

Трехточечные схемы АГ чаще используют в среднем диапазоне частот. Причина, по которой трехточечные схемы получили широкое распространение это высокая стабильность частоты.

Кроме емкостных трехточек в диапазоне средних частот применяют, правда, значительно реже, и схемы с резонатором в цепи обратной связи. Такие схемы позволяют при той же мощности, рассеиваемой на резонаторе, получить большую мощность в нагрузке, и тем самым обеспечить большой запас по возбуждению.

Схемы с резонатором в цепи обратной связи позволяют применять КР с большим Rк. По сравнению с емкостной трехточкой в такой схеме наблюдается большее изменение частоты при изменении напряжения питания и изменении параметров реактивных элементов частотозадающей цепи.

Рис. 6 Эквивалентная трехточечная схема кварцевого резонатора без корректора частоты

Рис. 7 Эквивалентная трехточечная схема кварцевого резонатора с индуктивной коррекцией частоты

Рис. 8 Эквивалентная трехточечная схема кварцевого резонатора с кварцевым резонатором в цепи обратной связи

Расчет генератора

Выбираем стандартный блок питания E = 12 В.

Рассчитаем мощность, отдаваемую в нагрузку:

Pн = Uвых2/Rн·2 => Pн = 18 мВт

Рассчитаем рассеиваемую мощность на коллекторе транзистора P0, исходя из того, что:

P1 = 8Pн — мощность потребляемая транзистором.

P1 = 144 мВт

P0=P1 — Pн=126 мВт

Исходя из заданной мощности рассеивания и частоты колебания, выберем транзистор КТ 624 А-2

Параметры:

Uкэmax = 12В — постоянное напряжение коллектор — эмиттер

Pкmax = 150 мВт — постоянная рассеиваемая мощность коллектора

Iкmax = 50 мА — постоянный ток коллектора

fm = 100 МГц — граничная частота транзистора.

Рассчитываем количество буферных каскадов исходя из того что Кр — коэффициент усиления по мощности измеренный практически = 6.

Где n — число каскадов, а P — мощность, отдаваемая предыдущим каскадом.

Выбираем для начала n = 1.

Отсюда P = 3 мВт. Известно, что наиболее типичная мощность автогенератора 0.2 ч 5 мВт. Исходя из этого, определяем число буферных каскадов n = 1. Выберем трехточечную схему АГ представленную на рис. 5 (емкостная трехточка).

Подбираем схему автогенератора:

Рис. 9 Принципиальная схема кварцевого автогенератора

Назначение элементов:

R1, R2, R6, R7 — делитель в цепи баз транзисторов VT1 и VT2,

R3, R8 — коллекторные сопротивления,

R5, R9 — температурная стабилизация

R4 — устранение возникновения паразитных колебаний, не контролируемых резонатором через емкость C0,

C1, C2, C10 — контур, частота которого равна частоте последовательного резонанса резонатора,

C4, C7, C9, C3 — шунтирование резисторов R5, R8, R9, R3 по переменному току,

C5, C8 — разделительные емкости,

C6, L — колебательный контур, настроенный на частоту первой гармоники коллекторного тока,

C11 — замыкание высокочастотной составляющей напряжения ИП на корпус.

Найдем ток коллектора в точке покоя

Iк0 = 1. 5Iн = 9 мА

Определим напряжение Uкэ0 в точке покоя

Uкэ0 = 0.4 ч 0. 5E = 6 В

По выходной вольтамперной характеристике транзистора КТ 624А-2 определяем ток покоя базы Iб0.

Iб0 = 0.2 мА

Рассчитаем коэффициент усиления по току в

в = Iк0/Iб0 = 45

Определим потенциал эмиттера Uэ

Uэ = 0.2 ч 0. 3E = 3 В

Определим ток эмиттера в точке покоя Iэ0

Iэ0 = Iк0 + Iб0 = 9.2 мА

Определим сопротивление в цепи эмиттера R9

R9 = Uэ/Iэ0 = 326 Ом

Выбираем стандартный резистор МЛТ 390 0. 125 мВт (МЛТ — тип резистора, 390 — номинал резистора, 0. 125 — максимальная мощность рассеивания).

Определяем падение напряжения на коллекторном резисторе R8.

UR8 = E — Uэ — Uкэ0 = 3 В

Найдем сопротивление R8

R8 = UR8/Iк0 = 333 Ом

Подбираем стандартный резистор МЛТ 390 0. 125 мВт

Определим ток, протекающий в цепи базового делителя транзистора VT2, исходя из условия:

Iд = 10·Iб0 = 2 мА

Находим напряжение Uбэ0 в точке покоя по входной вольтамперной характеристике

Uбэ0 = 0. 38 В

Перейдем к расчету делителя в цепи базы транзистора VT2

Рассчитаем резистор R6

R6 = (Uэ+Uбэ0)/Iд = 1.7 кОм

Выберем стандартный резистор МЛТ 1.6 к 0. 125 мВт

Произведем расчет R7

R7 = (E — (Uэ + Uбэ))/(Iд + Iб0) = 3. 91 кОм

Выберем стандартный резистор МЛТ 3. 9к 0. 125 мВт

Рассчитаем шунтирующие конденсаторы С7, С9

С9 = 5/р·fн·R9 = 16 нФ

Выбираем стандартный конденсатор КМ-5 22 нФ, где КМ5 — тип конденсатора, 22 нФ — номинальная емкость.

С7 = 5/р·fн·R8 = 0. 79 нФ

Выбираем стандартный конденсатор КМ-5 910 пФ

Рассчитаем емкость разделительного конденсатора С8, при расчете будем исходить из того, что сопротивление разделительной емкости на заданных частотах равно 1 Ом.

С8 = 1/р·fн = 53 нФ

Выбираем стандартный конденсатор КМ-5 56 нФ.

Рассчитаем колебательный контур в цепи коллектора транзистора VT2. Добротность данного контура будет определяться как:

Q = 0. 159·Rэкв/fн·L2

где Rэкв — эквивалентное сопротивление параллельно соединенных Rн и Rкэ, где Rкэ — сопротивление коллектор-эмиттер.

Добротность данного контура, практически измеренная, лежит в пределах 50ч200.

Определим

Rкэ = h11эUнт/вUвхм = 130 Ом

Определим

L2 = 18.4 нГн

Определим емкость контура C6

C6 = 2. 54/fн2·L2 = 68.2 нФ

Выбираем стандартный конденсатор КМ-5 68 нФ

Расчет автогенератора

Сопротивлением разделительной емкости можно С5 пренебречь, т.к. оно составляет 1 Ом, поэтому входное напряжение конечного каскада будет равно выходному напряжению автогенератора.

UвхАГ = 0. 28 В = UбэVT2м = UкэVT1м

Зададимся током коллектора в рабочей точке Iк0 = 1 мА

Т.к. автогенератор работает в режиме отсечки коллекторного, то первая гармоника коллекторного тока.

Iк1 = 4Iк0·(1-cos (И))/ И2 = 1. 925 мА,

кварцевый резонатор автогенератор

где И — угол отсечки коллекторного тока.

При значении коэффициента регенерации G = 1.5 ч 5 формула (1-cos (И))/ И2 хорошо аппроксимируется выражением (1-cos (И))/ И2? 0. 275(2*G-1)/G

Зададим коэффициент регенерации G = 4.

Определим из известного значения коэффициента регенерации угол отсечки И.

По таблице И = 67 020'

По этой таблице определим коэффициенты разложения коллекторного тока г1 = 0. 135 и г0 = 0. 0736

Определим ток покоя базы Iб0

Iб0 = Iк0/ в = 0. 027 мА

Определим первую гармонику тока базы Iб1

Iб1 = Iб0 *г1/г0 = 0. 05мА

Определим амплитуду напряжения на базе Uбэм

Uбэм = Iк0/S·г0 = 0. 19 В,

где S — крутизна транзистора S ГТ308А = 0. 07 А/В.

Определим напряжение покоя база-эмиттер Uбэ0.

Для начала найдем напряжение отсечки для транзистора ГТ308А

Еотс = 0. 25 В.

Uбэ = Еотс + vIк0·Uбэм/S = 0. 302 В

Определим напряжение покоя коллектор-эмиттер

Uкэ0 = 0.4 ч 0. 5Еп = 6В

Найдем падение напряжение на резисторе R5

UR5 = 0.2 ч 0. 3Еп = 3 В

Найдем падение напряжение на резисторе R3

UR3 = Eп — UR5 — Uкэ0 = 3 В

Определим R5

R5 = UR5/Iэ0 = 2. 92 кОм

Выбираем стандартный резистор МЛТ 3к 0. 125 мВт

Определим падение напряжения на резисторе R3

R3 = UR3/Iк0 = 3 кОм

Выбираем стандартный резистор МЛТ 3к 0. 125 мВт

Определим емкость С4, шунтирующую по переменному току резистор R5

С4 = 5/р·fн·R5 = 121 пФ

Выбираем стандартную емкость К10−15 120 нФ

Определим емкость С3, шунтирующую по переменному току резистор R3, аналогично С4.

С3 = 118 пФ

Выбираем стандартную емкость К10−15 120 нФ

С5 определим аналогично С8

С5 = 35 нФ

Выбираем стандартную емкость КМ-5 36 нФ

Определим делители в цепи базы VT1 в соответствии с разделом «Расчет буферного каскада»:

R2 = 29.3 кОм

R1 = 12.2 кОм

Выбираем стандартные резисторы соответственно МЛТ 30к 0. 125 мВт и МЛТ 12к 0. 125 мВт

Расчет источника питания

Для обеспечения работоспособности спроектированного генератора необходим двухполярный источник питания с Un = 12 В. Рассчитаем источник питания, состоящий их трансформатора, выпрямителя, сглаживающего фильтра и стабилизатора, схема которого приведена на рис. 10.

Рис. 10. Принципиальная схема источника питания

Расчет стабилизатора напряжения

Для стабилизатора напряжения необходимо два стабилитрона, т.к. источник питания двухполярный, и сопротивления. Учитывая, что Uвых = 12 В, выберем стабилитрон Д815Д со следующими параметрами: Uст = 12 В, Iст max = 650мА, Iст min = 25мА, rст = 2,5 Ом. Пусть коэффициент пульсации стабилитрона К = 0,05, относительное отклонение напряжения в сети amin = amax = 0,1 В и номинальное напряжение на входе равно Uвх = 12 В. Тогда максимальное и минимальное напряжение на входе:

Uвх min = U (1 — amin) = 12·0,9=10,8В

Uвх max = U (1 + amax) = 12·1,1=13,2В

Сопротивление — R1 = R2 = (Uвх max — Uвых)/(Iст max + Iст min) = (13,2−12)/(650·10−3+25·10−3) = 4 Ом

мощность, рассеиваемая на резисторе, определится как:

P = (Uвх max — Uвых)/ R1 = 0,3 Вт

Данным требованиям соответствует резистор углеродистый с номиналом 4,3Ом и мощностью 0,5Вт (CF-50).

Расчет сглаживающего фильтра

Коэффициент пульсации мостового усилителя равен к = 0,667, следовательно, коэффициент пульсации на входе фильтра Кп вх = 0,667. Коэффициент пульсации на выходе равен коэффициенту пульсации стабилитрона. Тогда коэффициент сглаживания:

S = Кп вх/Кп вых = 13,34

Определим произведение R1·C1:

R1·C1 = S/(0,8·2·р·f)=0,053

Откуда С1 = С2 = 0,053/58 = 900мкФ

Расчет мостового выпрямителя

По справочным данным выберем выпрямительные диоды, удовлетворяющие максимальным значениям выпрямленного напряжения, максимальному обратному напряжению Uобр max = 1,57·Uo· (1 + amax)=26 В, максимальному прямому току Iпр max = 1,57·Iст max = 863мА, рабочей частоте. Этим требованиям удовлетворяет выпрямительный диод КД247А.

Расчет параметров трансформатора

Определим сопротивление трансформатора:

rтр = 2·((Uo·j)/(Iст max·f·В))·((f·В·j)/1,6·Uo·Iст max)) = 2·((12·3)/(650·10−3·50·1,5)) · ((50·1,5·3)/1,6·12·650·10−3)) = 9Ом.

Где j — плотность тока в обмотках трансформатора (принимаем равным 3А/мм2).

В — магнитная индукция (принимаем равным 1,5Т).

Определим напряжение холостого хода трансформатора:

Uохх = Uo + Iст max·rст + m·Uпр = 12 + 650·10−3·2,5 = 13,98 В.

Определим мощность трансформатора:

Ртр=1,11·Uo·Iст max = 1,11·12·650·10−3 = 9,15Вт.

Определим напряжение вторичных обмоток:

U2 = 1,11·Uохх = 1,11·13,98 = 15В

Ток вторичной обмотки равен току Iст max=650мкА.

По ГОСТу выбираем трансформатор с ближайшим, меньшим номиналом: данным требованиям удовлетворяет трансформатор типа ТАН1, тип магнитопровода ШЛ 20×20 и мощностью 36 Вт.

Элементная база схемы блока питания

Условное обозначение

Наименование элемента

Параметры или маркировка элементов

Количество

С1 — С2

Конденсатор электролитический

16 В/1200мкФ

2

VD1 — VD4

Диод выпрямительный

Д9Г

4

VD5 — VD6

Стабилитрон

Д815Д

2

R1 — R2

Резистор

4,3Ом / 0,5Вт (CF-50)

2

T1

Трансформатор понижающий

ТПП — 221

1

Вывод

В результате выполнения курсового проекта был спроектирован генератор гармонических колебаний согласно заданию.

За основу генератора была взята ёмкостная трёхточка. В качестве резонатора использован кварц среза АТ имеющий большую стабильность частоты в широком интервале температур и влажности.

Добротность и относительная нестабильность частоты данного кварцевого резонатора равны 1. 8·105 и 25·10−6 соответственно

Для устранения различных факторов, способных нарушить сигнал, был спроектирован буферный каскад и стабилизированный источник питания.

Заключительной частью работы являлось проектирование печатной платы и принципиальной схемы генератора и источника питания.

Литература, пособия, справочники:

1) В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев Электроника — М.: 1991.

2) Быстров Ю. А., Мироненко И. Г. Электронные цепи микросхемотехника. -М. :Высш. шк. 2002

3) Манаев Е. И. Основы радиоэлектроники

4) Герасимов Г. Основы промышленной электроники. М. :1978

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой