Расчет ждущего блокинг-генератора
Расчет ждущего
блокинг-генератора
Реферат
В данном курсовом проекте производится расчет ждущего блокинг-генератора.
Блокинг-генератор представляет собой релаксационную схему, содержащую
усилительный элемент (транзистор), работающий в ключевом режиме, и
трансформатор, осуществляющий положительную обратную связь. Достоинствами
блокинг-генераторов являются сравнительная простота, возможность подключения
нагрузки через трансформатор, присущая этим схемам способность формировать
мощные импульсы, близкие по форме к прямоугольным. При использовании в качестве
формирователей импульсов блокинг-генераторы работают в ждущем режиме.
Важнейшими их характеристиками являются: чувствительность к запуску,
длительность формируемых импульсов и их стабильность, предельно достигаемая
частота срабатываний. Ждущий режим работы блокинг-генератора с общим эмиттером
создается с помощью дополнительной базовой батареи. Основной отличительной
особенностью блокинг-генераторов по сравнению с другими генераторами
прямоугольных импульсов (мультивибраторами) является возможность получения
большой скважности выходных импульсов. Ждущий режим блокинг-генератора
получается, если закрыть транзистор включением в цепь базы или эмиттера
запирающего напряжения. Для формирования импульса с помощью ждущего
блокинг-генератора необходимо на его вход подавать запускающие импульсы,
амплитуда которых достаточна для открывания транзистора. Ждущие блокинг-генераторы
отличаются друг от друга способами подачи запирающих напряжений и схемами
запуска.
Содержание
Введение
1 Расчетная
часть
1.1 Анализ
технического задания
1.2 Разработка и
расчет принципиальной схемы
1.3 Анализ устройства
на ЭВМ
Выводы
Список литературы
Приложения
Введение
Несмотря на все более расширяющееся использование машинных методов
схемотехнического проектирования современной электронной аппаратуры, в
повседневной практике разработчикам электронных схем приходится вначале решать
задачи приближенного расчета типовых узлов и устройств, а затем уточнять
результаты расчета на ЭВМ или экспериментальным путем.
В данном
курсовом проекте расчет блокинг-генератора также в начале будет производится
без применения программного обеспечения, а затем схема моделируется на ЭВМ с
целью проверки принятых решений и уточнения полученных результатов.
Таким образом, целью данного курсового проектирования является
приобретение практических навыков конструирования электронных схем и опыта
моделирования электронных схем на ЭВМ на примере разработки схемы ждущего
блокинг-генератора с заданными в техническом задании параметрами.
1. Расчетная часть
1.1 Анализ технического задания
Транзисторный блокинг-генератор может быть использован как генератор
импульсов почти прямоугольной формы сравнительно большой мощности, как делитель
частоты следования импульсов и как формирователь импульсов, имеющих небольшую
(2 - 5) скважность.
Выбираем схему блокинг-генератора на
транзисторе с общим эмиттером, имеющим сравнительно низкую стабильность частоты
колебаний, обеспечивающим получение импульсов с меньшей длительностью фронта и
с плоской вершиной.
Выбираем коэффициент трансформации, от которого зависит емкость
хронирующего конденсатора, разрядное сопротивление, максимальное напряжение на
конденсаторе и длительность фронта импульса.
При получении импульсов с большой крутизной фронта коэффициент
трансформации желательно выбирать оптимальным: для блокинг-генератора с общим
эмиттером q=3÷5. Выбираем коэффициент трансформации равным 3. После
выбора коэффициента трансформации выбираем трансформатор. При этом следует иметь
в виду, что чем меньше индуктивность намагничивания Lm,
тем большей будет емкость и тем большей будет стабильность частоты следования
импульсов. Выбираем импульсный трансформатор типа ГХО.472.007 ТУ, количество
витков коллекторной, эмиттерной и нагрузочной обмоток которого относится как
3:1:3
1.2 Разработка и расчет принципиальной
схемы
Для выбранного трансформатора выполняется условие
τL=. (1.1)
Выбираем тип транзистора и напряжение источника питания ЕК. Транзистор
должен обеспечить требуемую длительность импульса и иметь допустимое напряжение
на коллекторе
Ек.доп=(1.1÷1.2)Um=Ек=10·1.2=12
(1.2)
Выбираем величину ограничительного коллекторного и эмиттерного
сопротивлений. Эти сопротивления облегчают тепловой режим работы транзистора и
стабилизируют длительность импульса. При малых ограничительных сопротивлениях
на длительность и период следования импульсов значительно влияют параметры
транзистора. Базовое и эмиттерное ограничивающие сопротивления обычно имеют
величину 10 – 30 Ом, а коллекторное – до 100 Ом. Выбираем Rб=30
Ом, Rk=80 Ом.
Тогда в соответствии с формулами [1], имеем
r=q2(rб+r2+R2)=q2·R2=9·30=270 Ом;
(1.3)
R'н=Rн·q2=150·9=1350; (1.4)
Общее сопротивление коллекторной цепи при насыщенном транзисторе и
ограничительном коллекторном резисторе R1=0
полагаем равным
Rk=r1+rk+R1≈R1=85 Ом; (1.5)
После выбора транзистора по заданным длительности импульса и длительности
его фронта величина становится
известной, где - время
жизни не основных носителей (=5·10-6).После
определения ограничительных сопротивлений r и Rk коэффициента q, а также
индуктивности Lm первичной обмотки
трансформатора (выбираем Lm=2 мГн для импульсного
трансформатора из 7-го ряда), левая и правая части выражения
(1.6)
оказываются функциями только величины .
Для облегчения решения трансцендентного относительно величины tИ уравнения (1.6) перепишем последнее следующим
образом:
, (1.7)
где
(1.8)
где =20, что
составляет 70-80% от ( - коэффициент усиления тока базы)
(1.10)
Находим τL:
τL=,
По графику зависимости ξ() по известной величине находим =0.9, тогда τ=5.6·10-6
По формуле
,
при R=80 Ом определяем
Cб=
Сопротивление Rб необходимо рассчитать
так, чтобы к моменту прихода очередного запускающего импульса конденсатор
успевал разрядиться. Для этого необходимо выполнить условие
Напряжение базовой батареи при этом определяется по формуле
,
1.3 Анализ устройства на ЭВМ
Анализ работы схемы производился при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12. Как видно из осциллограмм, приведенных в
приложении Б, так как базовый конденсатор имеет сравнительно большую емкость
(свыше 20000 пФ) он заряжается в течение всей стадии формирования импульса, и
импульс базового тока приобретает треугольную форму, что сказывается на
формировании вершины выходного импульса (выходной импульс имеет трапецевидную
форму, что видно на графике).
Выводы
Как показали расчеты и анализ работы смоделированной схемы на ЭВМ,
спроектированный блокинг-генератор удовлетворяет требованиям технического
задания. Такие параметры блокинг-генератора, как коэффициент нелинейных
искажений, коэффициент полезного действия, напряжение шумов, а также некоторые
другие параметры и характеристики в данном курсовом проекте не рассчитывались
ввиду отсутствия соответствующих требований в техническом задании.
Список литературы
1. Справочник по
импульсной технике. Под ред.В.Н.Яковлева – Киев: «Техника», 1970, 656 с.
2. Глебов Б.А.
Блокинг-генераторы на транзисторах – Москва: «Энергия», 1972,104 с.
3. Бочаров Л.Н. Расчет
электронных устройств на транзисторах– Москва: «Энергия»,1978,208 с.
4. Гершунский Б.С.
Справочник по расчету электронных схем – Киев.: «Вища школа», 1983, 237с.
Приложение А
Рисунок 2 – Модель проектируемого блокинг-генератора.
Приложение Б
Рисунок 3 – Осциллограммы выходного и входного сигнала(красным – входной
сигнал, черным – выходной сигнал).