ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ Усилитель постоянного тока R3 R1 3 С1 +Uпит С1 ,С2 – 0,047мкФ 8 DA1 7 Uвх 4 1 Uвых 5 С2 -Uпит Рисунок 2.1 – усилитель постоянного тока Дано: U ВХ 0,7 B , КУ 10 , I Н 5 мА , U ПИТ 14В . R1 – входное сопротивление, влияющее на Kу схемы. R2 – компенсация токов смещения ОУ, R3 – параллельная, отрицательная обратная связь по напряжению. C1, C2 – ёмкости для сглаживания высокочастотных пульсаций питающего напряжения. Kу R2 10 по условию, тогда предположим R1 R2 =100KОм R1 = 10KОм, R3 R1 R2 10 100 9,1КОм , R1 R2 110 U вых. max K у U вх. max 10 0,7 7 В . 2.1 .1 Возьмём ОУ К140УД8А, который имеет следующие характеристики: номинальное напряжение питания ………………… 15В, ток потребления ……………………………. не более 5мА, коэффициент усиления ……………………………. 50 000, выходное напряжение …………………….. не менее 10В, рабочая частота ……………………………………… 1МГц. ток нагрузки …………………………………. не более 5мА, 2.2 Выпрямитель напряжения со стабилизатором Дано: U 1 220 B , U стаб 14 B , Кстаб 15 . Решение. Берём схему компенсационного стабилизатора напряжения, у которого Кстаб = 20…50, что удовлетворяет условию и берём двуполупериодный выпрямитель на диодах. ТР U2 U1 C0 U0 U стаб VT1 I0 VD1-VD4 R1 C1 I3 VD5 C’0 Iд VD6 C’1 U стаб R2 VT2 Рисунок 2.2 – Схема компенсационного стабилизатора Поскольку плечи стабилизатора идентичны, то рассчитываем одно плечо с использованием однотипных транзисторов разной структуры. 2.3 Стабилизатор напряжения на транзисторе 2.3.1 Ток нагрузки одного плеча стабилизатора равняется сумме токов: потребления ОУ и тока нагрузки на выходе ОУ; 5 + 5 = 10мА. 2.3.2 Возьмём транзистор КТ315А (КТ361А), его параметры: h21Э = 20…90, Iк.max = 100мА, Uкэ = 25В, и стабилитрон КС515Г, его параметры: Iст = 10мА, Uст = 15 0,75В. IЭ 10 мА 0,5 мА , h21Э 20 2.3.3 Iб 2.3.4 I к I Э I б 10 мА 0,5 мА 9,5 мА , 2.3.5 I 0 I к I ст 9,5 мА 10 мА 19,5 мА , где Iст – ток стабилизации стабилитрона. Ток, протекающий через R1, R2, I 3 I ст I б 10 мА 0,5 мА 10,5 мА , 2.3.6 берём U0 = 17В, R1 R2 U 0 U ст 17 15 192,31Ом 200Ом I3 10,5 2.4 Выпрямитель По полученным данным подбираем диоды выпрямительного моста (U0 2.4.1 = 17В, Iд = 39 мА). I cp 0,5I д 0,5 39 19,5 мА – средний ток, протекающий через диоды выпрямительного моста. U обр 1,5 2 U 0 2 1,5 17 51В – обратное напряжение на диоде выпрямительного моста. Выбираем диодную сборку КДС523Г, её параметры: U обр 70 В , 2.4.2 I cp 20 мА , Ri 60Ом . 2.5 Расчет трансформатора выпрямителя. 2.5.1 Сопротивление трансформатора. 830 2U 0 RТР I д 4 I дU 0 830 2 17 19,54 2 17 39 28220 241 Ом . 19,5 6 2.5.2 Напряжение на вторичной обмотке трансформатора: U 2 0,75 2U 0 I д 2 Ri RТР 392 60 241 25,5 26,25В . 530 530 2.5.3 Ток во вторичной обмотке трансформатора: I 2 1,41I д 16,6 2U 0 16,6 2 17 1,41 39 54,99 1,56 56,6 мА . 2Ri RТР 120 241 2.5.4 Ток в первичной обмотке трансформатора: I1 1,2U 2 I 2 1,2 26,25 56,6 8,1мА . U1 220 2.5.5 Вычисляем габаритную мощность трансформатора: PГ 1,7U 2 I 2 1,7 26,25 56,6 2,53 В А . 1000 1000 и находим произведение площади сечения сердечника трансформатора QC на площадь окна сердечника QО , которое в зависимости от марки провода обмоток равно: QC QО = 1,6PГ для провода марки ПЭЛ; QC QО = 2PГ для провода марки ПЭШО; QC QО = 2,4PГ для провода марки ПШД. Выбираем провод марки ПЭЛ, при этом: QC QО = 1,6PГ = 1,6 2,53 = 4,05 см4. Из таблицы основных данных типовых Ш-образных пластин, по значению QC QО выбираем для сердечника трансформатора пластины типа Ш-14 с QО = 1,47 см2 ; ширина среднего стержня сердечника а = 1,4см; высота окна h = 2,1см и ширина окна b = 0,7см. При этом получаем: QC QC QO 4,05 2,76см 2 QO 1,47 . Необходимая толщина пакета пластин: C QC 2,76 1,97см [3], берём 2 см, то QС = а с = 2,8 см2 a 1,4 Отношение c 2 1,43 . Его рекомендуется брать в пределах 1…2. Если a 1,4 оно выйдет за эти пределы, то необходимо выбрать другой тип пластин. 2.6 Определяем число витков w и толщину провода d первичной и вторичной обмоток трансформатора. w1 48U 1 48 220 3770вит ; QC 2,8 w2 54U 2 54 26,25 506вит ; QC 2,8 d1 0,02 I1 0,02 8,1 0,06 мм , берём 0,1 мм; d 2 0,02 I 2 0,02 56,6 0,15 мм . 2.7 Расчет фильтра. 2.7.1 Расчет необходимого конденсаторного фильтра С0, от этой ёмкости зависит коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения. C0 30 I 0 30 19,5 34,4 мкФ , берём два конденсатора по 20мкФ, U0 17 включенных параллельно. 2.7.2 Рабочее напряжение конденсаторов: VC 1,2U 0 1,2 17 20,7 В берём 25В. 2.7.3 Коэффициент пульсаций на входе параметрического стабилизатора: K п.вх 300 I 0 300 19,5 8,6% . U 0 C0 17 40 Так же необходимо в схему стабилизатора включить ёмкости С1 и С’1 для уменьшения пульсаций стабилизированного напряжения. Ёмкости С7 и С8 необходимо монтировать как можно ближе к корпусу ОУ, что бы компенсировать высокочастотные помехи в сети питания.