Выбор согласующего трансформатора. Для подавителя помех из справочника приняли Uкб-пп-макс=3.5 В

Для подавителя помех из справочника приняли U_{кб-пп-макс}=3.5 В. Подавитель помех работает таким образом, что ключи открываются и закрываются попеременно, транзисторы работают в режиме насыщения. Зададимся напряжением U_оп, выбрав его согласно условию:

0,7< U_оп < U_{кб-пп-макс}=3.5 В. (46)

Примем U_оп=3 В.

Зададимся , т. к. оптимальный ток базы, при котором транзистор будет работать в режиме насыщения и минимально.

Рассчитаем мощность, которую должен передать трансформатор принимая КПД трансформатора :

(47)

Из справочника [4] выбираем трансформатор ТМ10-22. Паспортные данные на трансформатор приведены в таблице 7.

Таблица 7.

Характеристики трансформатора ТМ10-22

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
Рном [Вт]	0.01	Номинальная мощность
nc	0.76	Коэффициент трансформации
r1c [Ом]	88x2	Сопротивление первичной обмотки току при
r2c [Ом]	60x2	Сопротивление вторичной обмотки току при

Найдем сопротивление Rоп:

Ом(48)

На этом расчет цепи усиления закончен.

Организация питания выходного каскада и микросхем усиления

После построения цепи усиления необходимо обеспечить питание выходного каскада и микросхем усиления.

Организация питания выходного каскада

Рисунок 6 – Схема питания выходного каскада.

На выходной каскад подается сглаженное напряжение. Для выходного каскада из формул (8) – (9) известно:

U_п-маx=19.47 В,

I_п-маx=1.18 А,

Будем использовать диодный блок, в котором диоды соединены по мостовой схеме. Необходимо знать средний и максимальный токи через диод и обратное напряжение на нем. Средний ток через диод:

(49)

Максимальный ток через диод:

(50)

Обратное напряжение на диоде:

(51)

Диодный блок выбираем из условий:

(52)

Из справочника [6] выбрали диодный блок КД 202А. Паспортные данные на диодный блок представлены в таблице 9.

Таблица 9.

Характеристики диодного блока КД 202А

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
Iд.бл-ср [A]		Среднее значение тока через диод
Uд.бл-обр [В]		Обратное падение напряжения на диоде
Uд-пр [В]	0,9	Прямое падение напряжения на диоде

Рассчитаем сопротивление нагрузки:

(53)

Т.к. при выбранном коэффициенте пульсации Кп=5% можно аппроксимировать пульсирующее напряжение, получаемое после фильтра, треугольниками, то справедлива формула:

(54)

Примем С_ф1=100 мкФ.

Организация питания операционных усилителей

Выбор стабилизатора

Микросхемы операционных усилителей требуют питания сглаженным стабилизированным напряжением (рис.8). Для организации данного питания необходимо подобрать двуполярную микросхему стабилизатор с напряжением выхода ±15В и рассчитать фильтрующий конденсатор.

По значению U_п = ±15В выберем из справочника [10] стабилизатор КР142ЕН15А. Конденсаторы 6÷11 – внешние элементы, необходимые для работы микросхемы.

Рисунок 8 – Схема питания операционных усилителей.

В таблице 10 приведены характеристики выбранного стабилизатора:

Таблица 10.

Характеристики стабилизатора КР142ЕН15А

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
[В]	±30	Максимальное входное напряжение
[В]	±10	Минимальное входное напряжение
[В]	±(14,5.. 15,5)	Выходное напряжение при
[мА]		Максимальный выходной ток
[мА]		Минимальный выходной ток
[дБ]		Коэффициент сглаживания пульсаций
[ мА]		Ток потребления

В паспорте на микросхему разработчики указывают, что рекомендовано придерживаться следующих условий:

Конденсаторы 6 и 7 могут являться и сглаживающим фильтром, если между ними и микросхемой нет коммутирующих устройств, и длина проводников не превышает 70 мм. В нашем случае можно использовать конденсаторы 6 и 7 в качестве фильтра.

Расчет фильтра

Для нахождения С₆=С₇ необходимо оценить пульсации возможные на входе стабилизатора.

Зададимся некоторым значением U_т=0.5 В, которое не должно превышать U_трог =0.6 В двигателя. Таким образом, определим максимально допустимые пульсации на входе первого усилителя по формуле:

(55)

При этом коэффициент ослабления изменений напряжения питания операционного усилителя примем равным 70 дБ, а коэффициент сглаживнаия пульсаций стабилизатора 30 дБ. Тогда амплитуда пульсации выбирается из условия:

(56)

(57)

Примем и определим минимальное и максимальное значения напряжений на входе стабилизатора по формулам:

(58)

(59)

Так как расчетное значение U_{вх-ст-маx} получилось меньше паспортного значения U_{вх-ст-маx}=30, то стабилизатор КР142ЕН15А может быть использован в схеме.

Для расчета С₆=С₇ необходимо иметь данные о коэффициенте пульсации и нагрузке.

Коэффициент пульсации определим по формуле:

(60)

Если представить пульсирующее напряжение треугольниками, то справедлива формула для нахождения действующего значения напряжения пульсации:

(61)

Среднее значение напряжения на входе стабилизатора:

(62)

Тогда коэффициент пульсации по формуле (59):

Так как К_п получился меньше 7%, то фильтр можно считать малонагруженным.

Определим средний ток в нагрузке по формуле:

, (63)

гдеI_пот-ст=5 мА – ток потребления стабилизатора,

I_пот-мс=3.5 мА - ток потребления микросхемы операционного усилителя.

мА.

Определим сопротивление нагрузки:

(64)

Теперь можем определить Сф по формуле (63):

(65)

Примем Сф=22 мкФ.