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.
Базовое сопротивление RБ с целью повышения стабильности периода колебаний Т целесообразно включать между базой транзистора и отрицательным полюсом коллекторной батареи.
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)
/>(1.9)
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.
Во время работы над данным курсовым проектом были углублены знания по аналоговой электронике, в частности по блокинг-генераторам. Были приобретены навыки работы с программой Workbench, моделирующей работу электрических цепей.
Список литературы
Справочник по импульсной технике. Под ред.В.Н.Яковлева – Киев: «Техника», 1970, 656 с.
Глебов Б.А. Блокинг-генераторы на транзисторах – Москва: «Энергия», 1972,104 с.
Бочаров Л.Н. Расчет электронных устройств на транзисторах– Москва: «Энергия»,1978,208 с.
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).