Выбор согласующего трансформатора

Согласующий трансформатор выбирается по значению коэффициента трансформации n и номинальной мощности трансформатора Р_ном-тр согласно условию:

(20)

Из справочника [4] выберем трансформатор Т0.5 –5. Паспортные характеристики трансформатора приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Паспортные данные трансформатора Т0.5-5

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
n	0.2	Коэффициент трансформации
r1 [Ом]	29x2	Сопротивление первичной обмотки току при
r2 [Ом]	1.7x2	Сопротивление вторичной обмотки току при
U1тр [В]		Напряжение на первичной обмотке
Рном-тр [Вт]	0.5	Номинальная мощность трансформатора

Приведем эквивалентную схему трансформатора (рис.2.). Проверим, будет ли на базу транзистора подано нужное напряжение согласно условию:

U_н-тр > U_{бэ-макс} = 0.7 В (21)

Рисунок 2- Эквивалентная схема трансформатора

Оценим сопротивление нагрузки и потери на и по формулам:

(22)

(23)

(24)

(25)

Условие (21) выполняется, значит согласующий трансформатор Т0.5-5 можно использовать в схеме.

Расчет предварительных усилителей и подавителя помех

По условию требуемый коэффициент усиления . Приведем структурную схему цепи усиления (рис. 3.):

Подавитель помех

К1

Кпп

К2

Квк

К3

Рисунок 3 - Структурная схема цепи усиления.

Коэффициент передачи подавителя помех

ОУ1

вх

К_пп= . На выходе подавителя помех имеется остаточное напряжение, которое после усиления не должно превышать напряжения трогания двигателя (U_трог=0.6 В).

В качестве подавителя помех выберем из справочника [5] микросхему К101КТ1В. Паспортные данные на микросхему представлены в таблице 6.

Таблица 6.

Паспортные данные микросхемы К101КТ1В

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
Uост-пп [мкВ]		Остаточное напряжение
Uбэ-пп-макс [В]	3.5	Максимальное напряжение база-эмиттер
Uкб-пп-макс [В]	3.5	Максимальное напряжение коллектор-база
Iк-пп-макс [мА]		Максимальный ток коллектора
Iэ-пп-макс [мА]		Максимальный ток эмиттера
Uкб-пп [В]	0.6…0.9	Напряжение коллектор-база

Для работы двигателя необходимо выполнение условия :

(26)

Рассчитаем коэффициент усиления выходного каскада (К_вк) по формуле:

(27)

Будем считать, что К2=К3=К и определим - коэффициент усиления, при котором напряжение U_{вых-мс-max}=U_{трог-дв} (двигатель начинает работать), т.е. максимальное значение коэффициента усиления. Из условия (26) следует соотношение:

(28)

Возьмем К2=К3=К =80. Определим К1 из условия (29):

, (29)

откуда получаем минимальное значение коэффициента усиления:

(30)

Расчет резисторов и конденсаторов в цепи усиления

Приведем схему цепи усиления с указанием элементов (рис.4.):

Рисунок 4 - Схема цепи усиления.

Расчет резисторов

Необходимо, чтобы сопротивление входного усилителя было большим, поэтому первый усилитель делаем неинвертирующим. Второй и третий усилители будут инвертирующими.

Рассчитаем сначала параметры инвертирующих усилителей по формуле:

(31)

Примем R2=R3=10 кОм, тогда из формулы (31) получим:

(32)

Примем Rос2=Rос3=820 кОм. Тогда

Рассчитаем R_к2 и R_к3:

R_к2 = R_к3 = R_ос2 = R_ос3 = 820кОм.

Произведем расчет первого усилителя (не инвертирующего). Примем, что через резисторы протекает ток тогда можно составить систему уравнений для нахождения и :

(33)

Получим:

Примем ,

Определим номинал резистора :

(34)

Примем

Скорректируем коэффициент усиления неинвертирующего усилителя:

(35)

Теперь рассчитаем фактический общий коэффициент усиления:

(36)

Фактический коэффициент усиления больше требуемого К_{у_дв}= , значит резисторы с рассчитанными номиналами можно использовать в цепи усиления.

Расчет конденсаторов

Рассчитаем электроемкости разделительных конденсаторов С3, С4 и С5, используемых для избавления от остаточного напряжения на выходе усилителей в цепи усиления. Чтобы избежать больших падений напряжений на конденсаторах будем выбирать их из условия:

или (37)

где R – полное активное сопротивление последовательного участка цепи в который входит конденсатор,

- круговая частота, соответствующая рабочей частоте 400 Гц.

Окончательно формула для вычисления электроемкости разделительных конденсаторов:

(37’)

Определим параметры разделительных конденсаторов:

(38)

(39)

(40)

(41)

Для простоты примем С3 = С4 = С5 = 10мкФ.

Расчет подавителя помех

Подавитель помех предназначен для подавления квадратурной помехи, имеющей место в U_{вых_ост} элементов, работающих на переменном токе. Подавитель помех состоит из последовательно включенных демодулятора, RC-звена и модулятора (рис 6.):

Рисунок 6 – Подавитель помех.

Для нахождения сопротивления Rп необходимо знать t - постоянную времени разряда конденсатора С2, которая выбирается из условия (42):

(42)

где T – период следования сигнала, определяемый по формуле (43):

(43)

Примем t=2Т=5мс и С2=220 нФ, тогда можно найти R_П по формуле (44):

(44)

Рассчитаем конденсатор С1 по формуле (45):

(45)

Примем С1=3,9мкФ, R_П =12 кОм.