Расчет генератора пилообразного напряжения

Выбор схемы ГПН зависит от целого комплекса предъявляемых к типу требований. К ним относят:

а) Основные электрические параметры генерируемых импульсов:

k_Н – коэффициент нелинейности прямого хода пилообразного импульса,

U_max – амплитуда пилообразного импульса,

τ_ПР – время прямого хода,

τ _ОБР – время обратного хода.

б) Требования к элементной базе.

На рис. 4 изображена схема ГПН компенсационного типа. Отличительной особенностью этой схемы является генерирование пилообразного импульса положительной полярности, у которого время прямого хода равно длительности входного управляющего прямоугольного импульса отрицательной полярности.

При подаче управляющего импульса ключевой транзистор VT1 запирается и конденсатор С начинает заряжаться через резистор R. В результате на выходе эммитерного повторителя, собранного на транзисторе VT2, возрастает напряжение U_ГПН. Сумма напряжений U_ГПН и предварительно заряженного конденсатора С2 до величины ≈E1 превысит величину Е1, коммутирующий диод VD3 запрется и отключит контур формирования выходного напряжения от источника Е1. Последний начинает питаться от заряженного конденсатора С2. Т.к. алгебраическая сумма напряжений в контуре формирования практически не меняется, создаются условия возрастания U_ГПН по закону близкому к линейному.

Рис. 4

Дано: Е1=15 В(из стандартного ряда), U_ВХ=12В, k_Н=0,060, f=50 Гц, I_ВХ=4мА.

Выбираем биполярные транзисторы VT1, VT2n-p-n типа, серии КТ315Г.

Электрические параметры:

Максимально допустимый входной ток коллектора	100 мА
Напряжение насыщения коллектор – эмиттер приIК=20 мА	0,4 В
Статический коэффициент передачи тока при UКЭ=10 В, IК=1мА	50…350
Граничная частота передачи при UКЭ=10 В, IК=1 мА	250 мГц
Напряжение насыщения база – эмиттер при IК=20 мА, IБ=2мА	1,1 В
Постоянное напряжение коллектор – эмиттер	35 В
Постоянное напряжение база – эмиттер	6 В

Рассчитаем емкость конденсатора С₁ из соотношения. h₁₁=U_бэ/I_б=0,06/0,2*10^-3=150 Ом , где

Из ВАХ определим входное сопротивление транзистора h_11э1=150 ом

. Из стандартного ряда C₂=150мкФ.

Из схемы получаем :U_cр=U_оу-U_БЭ=12-1,1=10,9 В

Принимаем конденсатор типа К50-3Б-200мкФ±10% x 12В

Рассчитаем сопротивление резистора R2

По первому закону Кирхгофа: I₁ =I_ВХ – I_Б = 8 – 2 = 6 мА

По второму закону Кирхгофа: U_R2 = E₁ – U_БЭ = 15 – 1,1 = 13,9 В

.

Выбираем из стандартного ряда R₂= 2400 Ом

Из стандартного ряда P_R2 = 0,125 Вт,

тип резистора R₂: МЛТ – 0,125 – 2400Е ± 5 %.

Примем h_21э2=50,тогда из условия R₂≤ h_21э2*R, R₃= R₂/ h_21э2; R₃=2400/50=48Ом;

(т.е. сопротивление должно быть больше или равно полученного) выберемR₃=200 Ом

Е₁=U_vd+U_R+U_КЭ,откуда U_R3=Е₁-U_vd-U_КЭ=15-1-10=4B ,откуда I_R3=80% от I_k=100mА; поэтому I_R3=80 мА

Р_R3=0,08²*200=1.28Вт; тип резистора R3: МЛТ – 2 – 200Е ± 5 %.

Тогда С3=1,5τ_и/R₃=1.5*0.02/200=150 мкФиз условия R3C3=(1.5-2)τ_и, а τ_и=τ_пр; где ; U_C3=E1 – U_R3 – U_ПРVD=15 – 4 – 1 = 10 В.

Выбираем конденсатор К50-6-200мкФ± 10 %x 16В

Выбираем диод VD3 серии Д207 по току с параметрами:

Прямой ток	100 мА
Максимальный прямой ток	100 мА
Максимальный обратный ток	50 мА
Обратное напряжение	200 В
Прямое напряжение	1 В

Принимаем

Проверка:

Примем С₄=10С₃ (из условия С₄≥(10-100)С₃)

Рассчитаем сопротивление резистора R₄:

0.059406=1,1-50*R2/(200+50*R2)+4/R2;

R4=94.7Ом из стандартного ряда выбираем R4=100Ом; по второму закону Кирхгофа: Е1=U_кэ+U_R4;U_R2=15-0,4=14,6 В; P=(0,4/100)²*100=0,0016 Вт

R4=С2-23-0,062-100Е ± 5 %.

Из стандартного ря2да принимаем С₄=2000*10^-6 ФU_C2≈E1=15 В.

Тип конденсатора С₄: К50 – 6 – 2000 мкФ±10% х 16В.

Длительность обратного хода ориентировочно определяется по формуле:

.

.

Определим паузы между запускающими импульсами:

.

Условие выполняется.

Рис.5