 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ИЗУЧЕНИЕ МУЛЬТИВИБРАТОРА
Предмет: Элементы системы автоматики
Преподаватель: Доц. Маругин А. П.
Группа ЭГП 4-2
Студент: Петров В.В.
Цель работы
Изучить схему и принцип действия мультивибратора с коллекторно-базовыми конденсаторами.
Изучить особенности работы транзистора в ключевом режиме.
Получить навыки расчета импульсных схем на примере схемы автоколебательного мультивибратора.
Основой сложных импульсных схем являются транзисторные ключи. Транзисторным ключом называют схему, основное назначение которой состоит в замыкании и размыкании цепи нагрузки с помощью управляющих входных сигналов. Качество транзисторного ключа определяется минимальным падением напряжения на нем в замкнутом состоянии, когда транзистор открыт до насыщения, минимальным током в разомкнутом состоянии, когда транзистор полностью закрыт, и скоростью перехода из одного состояния в другое.
Насыщенные ключи работают в режиме отсечки и насыщения, скачком переходя из одного режима в другой (точки А и В на рис. 3.1).
Мощность, рассеиваемая транзистором в режиме отсечки, рассчитывается по формуле:
Р отс = Е к × I кбо = 24×10×10-6 = 0,00024 Вт (3.1)
где I кбо- обратный ток с коллектора на базу,
Е к = Е пит - приведены для всех вариантов в таблице 3.1.
Мощность рассеиваемая транзистором в режиме насыщения
Р нас = I кн × U кэн = 0,0035×0,8 = 0,0028 Вт (3.2)
где UКЭН - падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения, т.е. напряжение проекции точки B на ось U кэ
Рис.3.1.Работа транзистора в ключевом режиме
Таблица 3.1
Параметры элементов схемы мультивибратора
| Вари ант | Значения параметров | Напряжения | |||||
| СБ1(мкФ) | СБ2(мкФ) | RБ1(кОм) | RБ2(кОм) | Rк(кОм) | Епит(В) | Еф(В) | |
| 0,01 | 0,01 | 6,8 |
I кн - ток коллектора в режиме насыщения,
= 
=0,0035А (3.3)
Средняя мощность, рассеиваемая транзистором за время прямого и обратного переключений
= 
= 0,0062 Вт (3.4)
где Т - период колебаний рассчитываемый через уравнение 3.8.;
t Ф - длительность фронта (длительность обоих фронтов считаем одинаковой).
Длительность фронта у импульсов мультивибратора показана на рис.3.3,б её можно рассчитать через параметры схемы С б и R к приведенные в
таблице 3.1 по формуле
t ф = 2,3 С б R к = 2,3×0,01×10-6 ×6800 =0,00016 (3.5)
Полная мощность, рассеиваемая в ключе:
=
= 
= 0,0029 Вт (3.6)
где t отс, t нас - время нахождения транзистора в состоянии отсечки или насыщения (соответствуют t и1 и t и2 приведенным на временных диаграммах рис. 3.3,б).
Длительности t и1 и t и2 рассчитываются через исходные параметры мультивибратора, приведенные в таблице 3.1 по формуле
t и = 0.7 · C б · R б = 0,7·0,01·10-6·51000 = 0,00036 (3.7)
3.3.2. Симметричный мультивибратор
Мультивибратор является генератором релаксационных колебаний, форма которых близка к прямоугольной. Частота колебаний и их амплитуда определяются параметрами схемы мультивибратора, характеристиками транзисторов и напряжением источников питания. Мультивибраторы могут работать в режиме автоколебаний, внешнего запуска и синхронизации. Если усилительные элементы, сопротивления и емкости обоих плеч одинаковы, то мультивибратор называется симметричным. Симметричный мультивибратор генерирует на выводах коллекторов импульсы одинаковой длительности, но противоположной полярности.
Мультивибратор в автоколебательном режиме представляет собой двухкаскадный усилитель на транзисторах с положительной обратной связью рис 3.2.
 |
Рис.З.2. Симметричный мультивибратор с коллекторно-базовыми связями.
Для снижения зависимости частоты колебаний от изменения –Ek напряжение смещения на базы транзисторов подают в отпирающей полярности через Rб.Период колебаний t зависит от параметров Rб и конденсаторов обратной связи С.
 |
Допустим в какой -то момент времени VT1 открыт а VT2закрыт и через VT1 течет ток определяемый током Rк1 и током заряда С1 через Rб1.Ток заряда С1 вызывает падение напряжения на Rб1 с полярностью запирающей VТ2. После заряда С1 напряжение запирающее VТ2 снижается и VТ2 отпирается, при этом Uк2 уменьшается и этот перепад напряжения через С2 плюсом подается на базу VТ1 и закрывает его.Этот процесс идет лавинообразно и заканчивается сменой состояний транзисторов. Теперь начинается перезаряд С2 по цепи –Ек-Rб2-С2-VТ2-земля. Через время tи=0,7Rб2С2 заканчивается заряд С2 при этом напряжение запирающее VТ1 снижается и он начинает отпираться, что приводит к следующему переключению транзисторов.
Рис.3.3. а)Симметричный мультивибратор с диодной фиксацией.
б)Временные диаграммы его работы.
Частота колебаний мультивибратора равна:
= 
= 1388,89 (3.8)
Т = 0,00072
где Т - период колебаний;
t u - длительность импульса, т.е. длительность запертого и открытого состояния соответствующего транзистора.
Длительность запертого состояния транзистора определяется скоростью перезаряда конденсатора, соединяющего в данный момент коллектор открытого транзистора с базой запертого.
Часто требуется иметь разные длительности импульсов (t u1) и паузы (t u2).Тогда скважность импульсов
= 2 (3.9)
Главным препятствием на пути увеличения скважности является большая длительность фронтов (t Ф) импульсов.
Максимальная скважность равна
Q max = (b/ 3 ) + 1 = (90/3)+1=31 (3. 10)
Поиск по сайту: