Для заданного диапазона изменения частоты импульсов МВ

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

1. Выбираем тип ОУ – таблица 1, исходя из условия U_{ВЫХ ОУ max} ≥ 1, 3 U_{ВЫХ m};

2. Для обеспечения требуемого значения выходного напряжения МВ включаем двусторонний ограничитель на стабилитронах VD3, VD4 с соответствующими напряжениями стабилизации - таблица 7. с четом выражения:

. U_{ВЫХ m} = U_СТ + U_{ПР VD}

либо в цепь ООС (параллельно R3, R4, R5 – схема 2 а), либо на выход МВ – схема 2 б - вместе с резистором R7.

3. Рассчитываем допустимое значение суммы сопротивлений (R1+R2) в цепи положительной обратной связи (ПОС) из условия ограничения выходного тока ОУ:

I_{Н макс} = I_СТ + U_{ВЫХ m} (1/ R_Н + 1/(R1+R2) +

+ 1/ R4) ≤ I_{Н max ОУ}

R1+R2 ≥ U_{ВЫХ m} /[(I_{Н max ОУ} - I_СТ– (U_{ВЫХ m} /R_Н) – (U_{ВЫХ m} / R4)],

где: I_{Н max ОУ} - максимально допустимый выходной ток используемой схемы ОУ (таблица 1);

(Принять первоначально значение R4 = 3, 3 кОм)

4. определяем отношение æ =R1/(R1+R2) - из условия допустимого значения дифференциального напряжения на входе схемы ОУ

æ = (0, 5 … 0, 75)U_{ВХ ДИФ}/ U_{ВЫХ m}

1. определяем сопротивления резисторов R1 и R2 по найденным значениям суммы (R1+R2) и æ:

R1 = æ (R1+R2),

R2 = R1((1 - æ)/æ)

Принимаем R1 и R2 – стандартными по ряду Е24 - таблица 2.

1. Определяем параметры времязадающей цепи, задавшись значением

C1 = 30…300 нФ ( тип конденсатора выбрать из таблицы 5)

Для заданного диапазона изменения частоты импульсов МВ

f_MIN = 1/T_MAX = 1/С1(R3 +R4 + R5 + R6) ln(1+2R2/R1)

f_MAX = 1/T_MIN = 1/С1(R3 +R4 + R5) ln(1+2R2/R1)

отсюда

R_MIN = R3 +R4 + R5 = 1/f_MAX С1 ln(1+2R2/R1)

R_MAX = R3 +R4 + R5 + R6 = 1/f_MIN С1 ln(1+2R2/R1)

Наибольшее значение скважности выходных импульсов

q_max = T/ t _{И min} = 1 + (R₃ + R₅)/R₄

Принимаем R4 = R5 = 3, 3…10 кОм - стандартные по ряду Е24.- таблица 2 ( например, типа МЛТ – таблица 3)

R3 = R5(q_max - 2), R6 = R_MAX - R_MIN

Принимаем R3; R6 –– регулировочные резисторы – таблица 4 (по ряду Е6 - таблица 2)..

1. Выбираем диоды (VD1, VD2) – таблица 6 по:

• прямому току I_{ПР СР MAX} > U_{ВЫХ m} / R4
• обратному напряжению U_{ОБР MAX} > 2U_{ВЫХ m}

1. Заполняем таблицу «Перечень элементов»

ГЛИН на ОУ

ГЛИН – генераторы импульсов линейно изменяющейся формы.

Область применения этих приборов:

- генераторы развертки в осциллографах и телевизорах;

- задатчики временных интервалов;

- модуляторы импульсов по длительности и др.

ГЛИН, построенные на операционных усилителях, могут генерировать одно- и разнополярные импульсы треугольной формы с различными длительностями рабочего и обратного хода., На рис.1 представлена схема, включающая интегратор и компаратор, замкнутые общей обратной связью.

На операционном усилителе DA1 собран компаратор – триггер Шмитта. Делитель на резисторах R1, R2 служит для задания уровня срабатывания и отпускания этой схемы, что определяет как период следования выходных импульсов всей схемы ГЛИН, так и их амплитуду. Интегратор собран на ОУ DA2. Постоянная времени интегрирования при формировании рабочего хода

t_РАБ = (R5 + к R3)*С1;

при формировании обратного хода

t_ОБР = (R4 + (1 – к) R3)*С1, к = 0…1

9. Амплитуда выходных импульсов ГЛИН: U_{ВЫХ m} = U_{КОМП m} *R1/R2

10. Период следования импульсов ГЛИН:

Т = 1/f_ВЫХ = 2 (R3 + R4 + R5)C1(R1/R2)

11. Длительность рабочего хода t_Р = 2t_РАБ(R1/R2)

12. Длительность обратного хода t_О = 2t_ОБР(R1/R2)

13. Смещение импульсов по вертикали Δ U_{ВЫХ m} = ± Е₀.

Расчет и выбор элементов схемы ГЛИН на ОУ

Рассчитать схему генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), выполненного на базе операционных усилителей (ОУ), согласно заданным параметрам, приведенным в таблице 1:

U_{ВЫХ m} - амплитуда выходного напряжения ГЛИН;

U_{КОМП m} - амплитуда напряжения на выходе компаратора;

f - частота выходных импульсов ГЛИН;

q_MAX - наибольшее значение соотношения длительностей рабочего и обратного хода;

R_Н – сопротивление нагрузки..

Таблица 1.

В В процессе расчета следует выбрать тип ОУ, напряжения источников питания Е₁ и Е₂ (обычно они равны по модулю), рассчитать и выбрать стандартные значения сопротивлений резисторов и емкости конденсатора времязадающей цепи.

Порядок расчета

1. Выбираем тип ОУ – таблица 1, исходя из условия U_{ВЫХ ОУ max} ≥ 1, 2 U_{КОМП m};

U_{ВЫХ ОУ max} = (0, 8…0, 85) E_{1, 2}

2. Для обеспечения стабильной работы ГЛИН подключаем к выходу компаратора двусторонний ограничитель на стабилитронах VD1, VD2 – рис. 3 с соответствующими напряжениями стабилизации - таблица 7. с учетом выражения:

U_{КОМП m} = U_СТ + U_{ПР VD}

Принимаем U_{ПР VD} = 0, 7 В,

тогда:

U_{ВЫХ ОУ max} = U_СТ + U_{ПР VD} + I_СТ R_ДОБ,

Принимаем ток стабилитрона, исходя из соотношения: 0, 5I_{Н max ОУ} ≥ I_СТ > I_{СТ min},

R_ДОБ = (U_{ВЫХ ОУ max} - U_СТ - U_{ПР VD}) / I_СТ

Принимаем R_ДОБ – стандартным по ряду Е24 .- таблица 2.

Рис. 3

3. Предварительно принимаем сумму сопротивлений в цепи положительной обратной связи (ПОС) (R1+R2) ≥ 30 кОм.

Проверяем допустимое значение выходного тока ОУ – DA1:

I_{Н макс} = I_СТ + U_{КОМП m}(1/(R_Н + R4) + 1/(R1+R2+ R_Н)) ≤ I_{Н max ОУ}

где: I_{Н max ОУ} - максимально допустимый выходной ток используемой схемы ОУ (таблица 1);

Принять первоначально наименьшее значение R4 = 3, 3 кОм;

4. Определяем отношение æ = R1/R2 - из заданного выходного напряжения ГЛИН:

R1/R2 = U_{ВЫХ m} /U_{КОМП m}

5. определяем сопротивления резисторов R1 и R2::

R2 = 30/(1+ æ) кОм;

R1 = 30 - R2

Принимаем R1 и R2 – стандартными по ряду Е24.- таблица 2.

6. Определяем параметры цепи интегрирования, задавшись значением

C1 = 1…50 нФ ( тип конденсатора выбрать из таблицы 5)

7. Для заданной частоты выходных импульсов ГЛИН

f = 1/T = R2/2С1*R1 (R3 +R4 + R5)

получаем

R3 +R4 + R5 = R2/ 2 f*С1*R1

Наибольшее значение скважности выходных импульсов

q_max = 1 + (R₃ + R₅)/R₄

Принимаем R4 = R5 = 3, 3…10 кОм - стандартные по ряду Е24.- таблица 2 ( например, типа МЛТ – таблица 3 )

R3 = R5(q_max - 2)

Принимаем R3 –– регулировочный резистор – таблица 4 (ряд Е6 - таблица 2)..

Длительность рабочего хода

t_Р = 2С1(R3+ R5)*R1/R2

Длительность обратного хода

t_О = 2С1*R4*R1/R2

8. Выбираем диоды (VD3, VD4) – таблица 6 по:

• прямому току I_{ПР СР MAX} > U_{КОМП m} / R4
• обратному напряжению U_{ОБР MAX} > 2U_{ВЫХ max ОУ}

9. Задание опорного напряжения Е₀ обеспечивается тремя резисторами (переменным и двумя постоянными – R_П, R_В,, R_О) – рис. 3, которые являются делителем напряжения питания U_П = ±15 В.

Принимаем ток делителя I_Д = 1 мА.

Общее сопротивление делителя

R_П + R_В + R_О = 2│ U_П│ / I_Д,

R_П = 2│ Δ U_{ВЫХ m} │ / I_Д

Выбираем ближайшие значения постоянных резисторов R_В и R_О по ряду Е24 переменный R_П по ряду Е6.

Для балансировки ОУ принять переменные (подстроечные) резисторы 10 кОм типа СП5 – 16 ВГ.

10. Заполняем таблицу «Перечень элементов»