Программируемый генератор синусоидальных колебаний

Федеральное агентство по образованию РФ
Рязанская государственная радиотехническая академия Кафедра ИИБМТ
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине: «Электроника и микропроцессорная техника» на тему:«ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ»
Выполнил:
студент гр. 234
Киреев А. А. Проверил:
Струтинский Ю. А.
Оглавление Техническое задание… 3Введение.................................................................................................................................4Обзор литературы..................................................................................................................5Разработка структурной и функциональной схемы устройства… 7Разработка принципиальной схемы и выбор элементной базы… 9Разработка аналоговой части..........................................................................................9Генератор… 9Выходной каскад......................................................................................................11Расчёт генератора с выходным каскадом… 12Расчёт элементов моста Винна… 13Разработка цифровой части… 14Разработка программного обеспечения… 19Основной цикл… 19Подпрограмма установки RC-матрицы… 21Заключение… 22Список литературы..............................................................................................................23Приложения… 24Пречень элементов… 24Список сокращений… 26Техническое задание
Разработать программируемый генератор синусоидального сигнала со следующими характеристиками:
Диапазон частот:… Δf, Гц… 20..20 000 Относительная погрешность в пределах частотного диапазона:… δотн … 2% Сопротивление нагрузки:… Rнагр не менее, Ом ..5Введение
Колебания синусоидальной формы являются одним из наиболее распространённых в радиоэлектронике видов колебаний. Генераторы синусоидальных колебаний используются в радиотехнике для настройки и калибровки различных цепей и устройств, а также могут применяться при их синтезе и непосредственно быть составными частями радиоэлектронной аппаратуры. Получение сигналов синусоидальной формы с высокой точностью очень важно при анализе и оценке характеристик нелинейностей квазилинейных устройств, таких как усилители. Столь же важно получать синусоидальные колебания с высокой точностью по частоте, например, для избирательных усилителей или средств измерения частоты.
В зависимости от области применения, генераторы можно разделить на высокочастотные и низкочастотные. В техническом задании описан низкочастотный генератор, более того, его диапазон лежит области звуковых частот. При синтезе низкочастотных генераторов важно учитывать то, что прежде всего необходимо получить сигнал с высокой точностью формы. Это требование обусловлено тем, что данные генераторы используются для настройки и измерения искажений в усилителях, фильтрах и измерительных каналах (невысокого быстродействия).
Существует множество устройств на различных активных элементах (транзисторы, операционные усилители). Генератор можно получить, охватив обычный усилитель положительной обратной связью (ОС), как показано на рисунке 1. Принцип работы таких генераторов
/>/>/>1 3
основан на использовании в цепях ОС фазосдвигающих или
/>/>V E
резонансных элементов: U2 мост Винна, двойной Т-образный мост, Рис.1. Основная блок-схема генератора. сдвигающая RC-цепь.
Существуют и другие способы генерирования синусоидальных колебаний:фильтрация (размывание) импульсов треугольной формы, выделение первой гармонической составляющей прямоугольных импульсов, компенсация потерь в LC-контуре, моделирование дифференциального уравнения синусоидальных колебаний.
В зависимости от целеуказания, следует выбрать один из методов. Например, генераторы на основе RC-цепей отличаются простотой конструкции и невысокой стоимостью, однако не обеспечевают высокой точности формы и высокой стабильности частоты. Генераторы на основе LC-контура используются при создании колебаний на радиочастотах. На низких частотах, получить высокостабильные колебания позволяют методы синтеза и моделирования дифференциального уравнения гармонических колебаний, но два последних метода отличаются чрезвычайно сложной конструкцией генераторов и, соответственно, высокой стоимостью.Обзор литературы 1. Алексенко А. Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г. И.
«Применение прецизионных аналоговых микросхем» В книге описаны основные конструкции генераторов. Основное внимание авторы уделяют вопросам применения операционных усилителей (ОУ). Рассматриваются схемотехника прецизионных аналоговых микросхем и их применение в радиоэлектронной аппаратуре. Основное внимание уделяется принципам построения и типовым каскадам аналоговых микросхем общего применения: операционным усилителям, компараторам и перемножителям напряжения, таймерам, интегральным стабилизаторам, цифро-аналоговым и аналого-цифровым преобразователям. Излагаются условия достижения
предельных параметров аналоговых микросхем и схемотехнические способы улучшения их характеристик. В книге приведён ряд конструктивных решений, связанных с пояснением общих принципов построения
генераторов на ОУ, а также несколько конструкций конкретных устройств. В частности, из книги были заимствованы генераторы синусоидальных колебаний:на мосте Винна, на Т-образном мосте, со стабилизацией частоты кварцевым кристаллом,
• с программируемым значением частоты. Также из книги заимствованы расчётные формулы и, в отдельных случаях, номиналы элементов.2. Гутников В. С.
«Интегральная электроника в измерительных устройствах» Рассматриваются серийные микросхемы в электронных функциональных узлах и устройствах, особенности операционных усилителей, компараторов, умножителей, сведения о распространённых
цифровых интегральных схемах, примеры функциональных узлов на отечественных микросхемах. Введены разделы о микропроцессорных схемах, АЦП и ЦАП. Использованы следующие материалы книги:схемы и элементы расчёта RC-генераторов на ОУ, расчёт цепей, содержащих ОУ, справочные данные ОУ, аналоговых ключей и коммутаторов. 3. Королев Г. В.
«Электронные устройства автоматики» В книге изложены основы проектирования и расчёта электронных устройств автоматики: усилителей, выпрямителей, стабилизаторов, релейных и избирательных схем, в качестве элементной базы рассмотренных устройств использованы в основном биполярные и полевые транзисторы, большое
внимание уделено вопросам микроминиатюризации электронных устройств, в частности рассмотрены возможности построения электронных устройств на основе интегральных микросхем. Использованы материалы книги:принципы построения генераторов, расчёт генератора низкой частоты, генератор с мостом Винна в цепи ОС 4. Хоровиц П., Хилл У.
«Искусство схемотехники» Книга содержит основные теоретические сведения о узлах и элементах современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Приводятся методы построения узлов РЭА и рекомендации по их применению. В книге также рассмотрены основные «классические» схемы электроники с пояснениями принципов их
работы. Все предложенные устройства собраны, в основном на биполярных и полевых транзисторах. Наряду с этим, в книге рассмотрен ряд «удачных» схем. Использованы материалы книги:
• мостовой генератор Винна5. Найдеров В. З., Голованов А. И., Юсупов З. Ф., Гетман В. П., Гальперин Е. И.
«Функциональные устройства на микросхемах» Излагаются особенности построения и расчёта функциональных устройств аналоговых микросборок. Рассмотрены усилители и частотно-преобразовательные устройства, генераторы и формирователи гармонических и импульсных сигналов, аналоговые перемножители и компараторы напряжений,
способы улучшения их параметров. Большое внимание уделено вопросам применения и совершенствования таймеров и построения многофазных генераторов импульсов мостовой структуры. Из книги заимствован, в качестве справочного, материал об анализе свойств дифференциальных
каскадов.6. Акулов И. И., Баржин В. Я., Валитов Р. А., Гармаш Е. Н., Кучин Л. Ф., Найдеров В. З., Пуценко В. В., Семеновский В. К., Симонов Ю. Л., Тарасов В. Л., Терехов И. К., Шевырталов Ю. Б., Юнденко И. Н.
«Теория и расчёт основных радиотехнических схем на транзисторах» Рассматриваются теория работы транзисторов и устройств (узлов РЭА) на их основе. Приведены типовые схемы узлов РЭА на транзисторах и методы их расчёта. Рассмотрены такие узлы РЭА, как усилители звуковых частот, постоянного тока, высокой частоты, промежуточной частоты,
видеоусилители, амплитудные детекторы системы автоматической регулировки усиления (АРУ), преобразователи частоты, автогенераторы и т. п. Использованы следующие материалы книги:энергетический расчёт автогенераторов, расчёт двухтактного каскада усилителя мощности звуковых частот. 7. Шкритек П.
«Справочное руководство по звуковой схемотехнике» Книга специалиста из ФРГ, в которой изложен обширный материал по схемотехнике и электронным компонентам для звуковой аппаратуры. Анализируются характеристики звуковых систем, методы снижения уровня искажений и шумов. Большое внимание уделяется традиционной аналоговой
схемотехнике. В то же время, значительная часть книги посвящена цифровым методам, применяемым в звуковой технике. Рассматриваются цифровые методы управления, цифровая передача звука. Использованы следующие материалы книги:
• эмиттерный и истоковый повторители на симметричной паре комплементарных транзисторов.8. Боборыкин А. В., Липовецкий Г. Я., Литвинский Г. В., Оксинь О. Н., Прохорчик С. В., Проценко Л. В., Петренко Н. В., Сергеев А. А., Сивобород П. В.
«Однокристальные микроЭВМ» Приведено подробное техническое описание однокристальных микроЭВМ семейств МК48, МК51 и UPI-42. Рассмотрены зарубежные аналоги описанных микросхем. Рассматриваются технические характеристики, структурные схемы, система команд и их синтаксис. Все описания снабжены примерами. Использованы материалы по однокристальным микроЭВМ семейства МК51.
9. Лебедев О. Н.
«Микросхемы памяти и их применение» Рассмотрены устройство, режимы работы, функциональные возможности и электрические характеристики микросхем оперативных и постоянных запоминающих устройств. Приведены рекомендации по выбору микросхем памяти для практических разработок, по реализации режимов
управления микросхемами всех видов при записи, хранении и считывании информации. Даны развёрнутые примеры применения микросхем памяти в устройствах различного назначения. Использованы справочные данные на микросхемы серии К573.10. Шило В. Л.
«Популярные цифровые микросхемы» Приведены сведения о трех самых распространенных в радиолюбительской практике видах цифровых микросхем: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ. Кратко рассмотрены основы их схемотехники, показаны структуры, цоколёвки и дано описание работы более 300 типов массовых цифровых микросхем: логических
элементов, триггеров, регистров, счётчиков, мультиплексоров, арифметических и др. Даны рекомендации по их применению. Использованы справочные данные на микросхемы серии К1533.Разработка структурной и функциональной схемы устройства
Прежде всего, в схеме должен присутствовать сам генератор, а, поскольку в техническом задании (ТЗ) был описан генератор, обеспечивающий выход на низкоомную нагрузку, то необходимо к выходу генератора подключить усилитель (тока), и только потом нагрузку. Это связано с низкой нагрузочной способностью прецизионных ОУ.
Кроме того, ТЗ требует осуществлять регулирование частоты генерации с помощью микроконтроллера. Было бы логично снабдить устройство управления, представленное микроконтроллером, удобными для экспериментатора средствами ввода требуемой частоты. />
Рис.2. Структурная схема генератора.
Таким образом, в состав генератора войдут следующие узлы (см. рисунок 2): формирователь синусоидального сигнала (генератор), выходной усилитель мощности, схема управления, устройство контроля и индикации.
Теперь необходимо пояснить функциональную связь между отдельными узлами схемы, которые на функциональной схеме (см. рисунок 3) разбиты на более мелкие таким образом, чтобы каждый узел был функционально законченным. />
Рис.3. Функциональная схема генератора.
В самом генераторе следует выделить два функциональных узла: усилитель и цепь обратной связи, в которую, в зависимости от значения, вводимого с клавиатуры, по сигналу управления с микроконтроллера коммутатор будет подстанавливать соответствующие комбинации задающих элементов.
Колебания на выходе генератора можно получить, охватив его активный элемент (усилитель) цепью ОС, что и показано на рисунке 3. В зависимости от номиналов элементов в цепи ОС, можно задавать частоту генерации. Для того чтобы получить на выходе генератора ряд определённых частот, необходимо подобрать соответствующие этим частотам значения элементов цепи ОС, сформировать из них массив и подключать с помощью цепей коммутации.
Цепи коммутации, в свою очередь, управляются сигналами с микроконтроллера, в прошивке которого поставлены в соответствие частоты, вводимые с клавиатуры и набор сигналов управления коммутаторами. Средства индикации предназначены, в данном случае, для визуального контроля испытателем текущего (заданного, но не реального) значения частоты.
В схеме присутствуют как элементы цифровые, так и аналоговые, поэтому они выделены в отдельные блоки, что и показано на рисунке 3.
Чтобы пояснить связь между структурной и функциональной схемами, следует сказать, что цепь ОС и активный элемент составляют вместе генератор; цепи коммутации и микроконтроллер образуют схему управления; а совокупность микроконтроллера и средств ввода-вывода (клавиатура и индикатор) — это устройство контроля и индикации.
В дальнейшем, расчёты будут вестись по узлам, показанным на рисунке 3, отдельно, а входные и выходные параметры узлов будут «состыковываться». />
Рис.3б. Функциональная схема генератора.
Для повышения стабильности частоты и исключения температурного дрейфа часоты можно ввести в устройство цифровой частотомер и, в зависимости от его показаний, подстраивать частоту. Функциональная схема такого устройства показана на рисунке 3б. Разработка принципиальной схемы и выбор элементной базы
Разработка аналоговой части
Генератор
Как уже говорилось, колебания на выходе генератора можно получить, охватив обычный усилитель положительной ОС. Незатухающие колебания в усилителе с ОС возникают при выполнении условий: R1
/>1
Ku α=1 (1.1) φkφα =0 (1.2)
/>/>1 R2
/>/>/>2 2
Выражение (1.1) — условие баланса амплитуд, а (1.2) — условие баланса фаз. Выполнение этих условий на одной (генерируемой) частоте а)достигается за счёт применения в цепи ОС частотно-избирательных элементов. В генераторах положительная ОС может быть внешней и />π/2внутренней (при работе некоторых элементов генератора в определённых/>/>
β0=1/3режимах). Для создания генераторов синусоидальных колебаний φβ
β
применяется, как правило, внешняя ОС, позволяющая получить более высокую стабильность по частоте. 1
ω/ω
Одним из наиболее дешёвых и наиболее распространенных является генератор с мостом Винна в цепи ОС. Сам мост Винна [3] представляет из себя частотно-избирательный четырёхполюсник (рисунок 4), не изменяющий
−π/2
фазу сигнала на частоте генерации. Для этой цепи, частота генерации ω0 и б)коэффициент передачи α0 на частоте ω0 определяются выражениями:
/>0 =1/ R1 R2 C1 C 2 (1.3) Рис.4. Последовательно-параллельная
/>(1.4) избирательная RC-цепь (мост Винна) (а) 0 =U 1 /U 2 =1/1 R1 / R2C 1 /C 2  и её характеристики (б)./>
Если R1=R2=R, C1=C2=C, то формулы (1.3) и (1.4) будут иметь вид:
/>0 =1/ RC  , β0 =1/3 (1.5)
На рисунке 5а показана схема простейшего генератора с Г-образной RC-цепью [2]. ОУ охвачен положительной ОС (R1C1R2C2) и отрицательной ОС (R3R4). При выполнении (1.6) в устройстве возникают автоколебания, частота которых определяется первым соотношением (1.7). Если использовать в частотно-зависимой ветви моста Вина равные сопротивления и равные емкости/>
R1=R2=R, Cl=C2=C, то частоту Рис.5. Простейший генератор с мостом Винна.
автоколебаний находят по второму соотношению (1.7), причем автоколебания возникают при условии, что коэффициент усиления усилителя, составленного из ОУ и резисторов R3и R4, больше трёх. Иначе говоря, должно быть выполнено условие R3/R4>2.
/>3 R1 C 2
/>4 = R2  C 1 (1.6)
1
/>02 = R1 R21 C 1 C 2 ⇒ f 0 =
2 π RC (1.7)
Установившиеся автоколебания в замкнутой цепи возможны только при условии точного равенства единице коэффициента петлевого усиления на частоте f0. Но для возникновения автоколебаний нужно, чтобы вначале коэффициент петлевого усиления был больше единицы. После возникновения автоколебаний их амплитуда стабилизируется в конечном счёте на таком уровне, при котором за счёт нелинейного элемента в петле коэффициент усиления снижается до единицы. Если не предпринимать специальных мер, то упомянутая нелинейность проявляется в амплитудной характеристике ОУ; в этом случае форма автоколебаний может заметно отличаться от синусоиды.
Для получения гармонических колебаний с малыми искажениями используют инерционно-нелинейную цепь отрицательной обратной связи ОУ. Нужный характер нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала уменьшается сопротивление R3 или увеличивается сопротивление R4. Поэтому вместо R3 можно включить миниатюрный полупроводниковый терморезистор или вместо R4 — металлический терморезистор (например, миниатюрную лампочку накаливания). Малые размеры терморезистора в данном случае нужны для того, чтобы обеспечить его разогрев относительно маломощным сигналом.
Поскольку при использовании моста Вина с R1=R2и C1=C2 на резисторе R3 падает в два раза большее напряжение, чем на резисторе R4, то схема рисунке 5а удобна для использования вместо R3 полупроводникового терморезистора. В этом случае значительная часть выходной мощности ОУ будет затрачиваться на разогрев терморезистора. Для того чтобы при использовании лампочки накаливания также обеспечить рассеяние на ней большей части выходной мощности ОУ, можно сделать цепь отрицательной обратной связи (ООС) двухступенчатой. Именно так построена цепь ООС в схеме на рисунке 5б. Здесь лампочка EL, выполняющая роль резистора R4, входит в первую ступень делителя ООС (R3, R4), а вторая ступень составлена из резисторов R5, R6. Если принять (1.8), то коэффициент передачи цепи ООС (1.9) будет обеспечивается при R4=2R3.
/>5 =R6 ≫ R4 (1.8)
/>4 R61β≈ R3R4 R5R6 = 3 (1.9)
Однако, у конструкции на рисунке 5б есть существенный недостаток — лампочка накаливания. Этот элемент нестабилен, неточен, не технологичен, ненадёжен. Возникает необходимость использования более технологичного и надёжного элемента. Исключить лампочку позволит схема генератора с автоматической регулировкой усиления (АРУ), изображённая на рисунке 6.
При построении генераторов синусоидальных колебаний с регулируемой частотой следует также учитывать R3 R3тот факт, что с изменением номинала хотя бы одного из частотозадающих элементов изменяется условие возникновения генерации, что может привести к срыву колебаний. В генераторах на мосте Вина это условие />UВЫХзаключается в том, чтобы полный коэффициент усиления сигнала по цепям положительной и отрицательной ОС был равен единице на любой частоте. Поэтому при изменении частоты выходных колебаний в генераторах на мосте Вина необходимо использовать сдвоенный потенциометр (или конденсатор) [1].
В схеме генератора на рисунке 6 эта задача решается включением регулирующего частоту потенциометра R2 таким образом, чтобы он изменял и усиление в цепи отрицательной ОС операционного усилителя А1. Поскольку
Рис.6. Генератор с мостом Винна и ОУ в цепи АРУ.
R2 является элементом моста, он изменяет частоту генерации в соответствии с выражением (1.10). При уменьшении номинала потенциометра увеличивается частота и уменьшается сигнал ОС UB на неинвертирующем входе А2. Однако при этом одновременно увеличивается коэффициент усиления А1, так что суммарное усиление по цепям положительной и отрицательной ОС остается равным единице при всех изменениях сопротивления R2. Действительно, снижение амплитуды выходного напряжения на частоте генерации, обусловленное мостом Вина определяется соотношением (1.11). Поскольку оба ОУ усиливают сигнал UB, то выходное напряжение определяется (1.12). Сравнивая эти два выражения, получаем, что коэффициент усиления по цепям ОС равен единице для всех значений R2. Таким образом, коэффициент усиления и, следовательно, амплитуда выходных колебаний генератора не зависят от частоты.
1
f =
2 π C  R1 R2 (1.10)
U B R2
/>ВЫХ = R12 R2 (1.11)
/>1 R12 R2
/>/>ВЫХ =2 U B−U A =2U B =[ ]U B (1.12) 2 R2
В действительности, наличие паразитных ёмкостей и конечная полоса пропускания ОУ несколько ограничивают диапазон изменения частоты при неизменной амплитуде UВЫХ. С использованием АРУ на стабилитроне, как показано на рисунке 6, амплитуда колебаний генератора остается постоянной при изменении частоты в пределах декады. Применением более совершенных схем АРУ можно расширить диапазон изменения частоты, но это приведет к срыву колебаний.
Схема на рисунке 6 вполне удовлетворяет требованиям. Для генератора требуется ОУ достаточного быстродействия с малыми входными токами. Отечественная промышленность выпускает серию интегральных микросхем (ИМС) быстродействующих операционных усилителей с полевыми транзисторами во входных каскадах, что обеспечивает им высокое входное сопротивление (порядка 109 Ом). Приемлемо использовать ИМС КР574УД2 — сдвоенный широкополосный ОУ; его технические характеристики:UПИТ, ВKDIП, мАUСМ, мВTKUСМ, мкВ/КI1, нАΔI1, нАUДФ max, ВUСФ max, ВKСФ, дБf1, МГцVU, В/мкс±U2m max, ВR2Н min, кОм±1525×10310503010,51010602101010
Следует пояснить характеристики:
UПИТ — напряжение питания; KD — минимальный коэффициент усиления; IП— потребляемый ток; UСМ — напряжение смещения «нуля»; TKUСМ — температурный коэффициент напряжения смещения «нуля»; I1 — входной ток; ΔI1 — разностный КР574УД2 входной ток; UДФ max — допустимое значение дифференциального входного
1
/>8
напряжения; UСФ max — допустимое значение синфазного входного напряжения; KСФ —
2
коэффициент ослабления синфазного сигнала; f1 — частота единичного усиления;
7VU — скорость увеличения выходного напряжения; ±U2m max — наибольшая амплитуда 3 5
выходного напряжения; R2Н min — наименьшее сопротивление нагрузки. На рисунке 7 4
6
показана цоколёвка ИМС. ИМС выпускается в пластмассовом корпусе 2101.8–1 по ГОСТ 17467–79.
Возможно использование более дорогой и более качественной ИМС КР574УД3. Рис.7.Цоколёвка ОУ.
На рисунке 8 представлена схема электрическая принципиальная генератора без указания номиналов элементов. Полный расчёт номиналов следует VD1 VD2 R7 проводить на полной схеме, включающей в себя усилитель мощности (усилитель тока), т. к. цепи ОС для уменьшения искажений следует завести с выхода устройства, что также обеспечит адаптивность генератора к нагрузке.
/>/>ВЫХ Выходной каскад
В данном случае рационально применять в качестве выходного усилителя тока двухтактный каскад
C1
с общим коллектором, схема которого показана на рисунке 9. Каскад собран по схеме, соответствующей режиму A. Напряжение смещения получено с помощью Рис.8.Генератор с мостом Винна. диодов VD1и VD2 [7]. Нагрузочная способность ОУ
составляет 10 кОм, если учесть, что максимум выходного напряжения составляет более 10 В, то нагрузочный ток составляет около 1 мА. Следовательно при значении выходного напряжения устройства порядка 10 В и выходного сопротивления порядка 5 Ом, необходим выходной каскад с β≈2∙103, что обеспечить сложно. Значение выходного напряжения определяется падением напряжения на стабилитронах VD1и VD2 в цепи АРУ на рисунке 8. Если взять стабилитроны с напряжением стабилизации 3,3 В, то выходное напряжение будет достигать 4 В. В этом случае, выходной ток устройства будет достигать 800 мА, а для выходного каскада можно положить β≈800, что могут обеспечить составные транзисторы.
Тем не менее, чтобы снизить выходное напряжение, заменим последовательное соединение стабилитронов параллельным соединением диодов (рисунок 10), что обеспечит падение напряжения на этом участке цепи не более 1 В и соответствующее значение выходного напряжения генератора (1 В). Это уже вполне приемлемо, т. к. ток (амплитуда тока) нагрузки будет составлять 200 мА и для выходного каскада β≈200./>
Для выходного каскада следует использовать транзисторы с запасом по β; в данном случае рационально применить мощные составные транзисторы КТ829А и КТ853А с β≈750. Т. к. эти транзисторы составные, то необходимо удвоить количество диодов задающих напряжение смещения (см. рисунок 10). Источники тока можно заменить на резисторы соответствующего номинала. Цепи ОС, для снижения искажений, необходимо завести с выхода каскада.Расчёт генератора с выходным каскадом
На рисунке 10 изображе-на схема генератора с выходным каскадом; на этой схеме нанесе-ны номиналы элементов. Далее следует обосновать выбор значе-ний сопротивлений и мощностей резисторов.
Прежде всего, резисторы R10 и R11. Наличие этих резисторов обусловлено несимметричностью относи-тельно комплементарных транзисторов VT1и VT2. Основное условие
/>10 =R11 =RЭ ≪ RН где RН — сопротивление нагрузки, оно равно 5 Ом по ТЗ, так что 0,5 Ом вполне достаточно. Амплитуда тока че-
рез нагрузку в 5 Ом при падении />Рис.10. Генератор. Схема электрическая принципиальная.
на ней напряжения до 1 В будет составлять 200 мА. Таким образом рассеиваемая на резисторах мощность будет составлять
2
/>R10 =PR11 = I Н ⋅2 R10 = 0,04⋅0,5 =0,01 Вт
2 но следует учитывать, что каскад выходной и ток через резисторы может существенно превышать 200 мА, так что логично поставить резисторы с рассеиваемой мощностью порядка 0,5 Вт, что приведет к их меньшему нагреву, а, следовательно, меньшему температурному отклонению сопротивления.
Резисторы R8и R9 и диоды VD3– VD6 служат для задания рабочей точки транзисторов. Их следует выбирать из соображений: ток через диоды значительно превышает ток базы транзистора, диоды должны быть выведены на рабочие токи таким образом, чтобы на них наблюдалось требуемое падение напряжения. Предельный прямой ток через диод 2Д522А составляет 100 мА, следовательно R8=R9>(15/0,1)=150 Ом, но чтобы на диоде упало 0,7 В достаточно 0,08 мА. При этом следует учитывать, что для режима AB ток покоя I0 пренебрежимо мал по сравнению с выходным током iН(I0 ≤ 0,1∙IН,max) и, в нашем случае, составляет менее 20 мА, то ток базы при этом будет:
15−2⋅0,7
/>Б ,0≤ I β0 ≈ 0,02 ⇒ I Б ,0≤26,7 мкА⇒ I R8 = I R9 =I Б ,0 I D≈8027=107 мкА ⇒ R8≤≈127 кОм
/>750 I R8 где β≈750 — коэффициент передачи тока базы в цепь коллектора для КТ829А (и КТ853А), IБ,0 — базовый ток покоя, ID — ток через диод. Итого, получим, что допустимое сопротивление резисторов R8и R9 лежит в пределах от 150 Ом до 127 кОм; если поставить резисторы со стандартным номиналом в 33 кОм, этого будет достаточно для надёжного отпирания диода и обеспечения малого тока базы. Входное сопротивление выходно