Конструирование и расчет генератора синусоидальных импульсов с усилителем мощности

 

полученное  в том случае, если постоянная времени задержки ёмкости C₁ отвечает условию R_НC₁≥(5÷10)τ_α . Обычно τ_α >> , и по этому можно принять ≈ 10 τ_α.

      Так как  , то . Но t_U1≈0,7 ,

и по этому  .

Следовательно:

Скважность  импульса определяется:

 

и требуемое  значение:

Необходимое напряжение источника:

Примем  =14В, тогда . Следовательно:

По расчётным  параметрам выбираем транзистор МП20А, у которого U_КБмакс=30В; импульсный ток коллектора I_Ки=300мА; обратный ток коллектора I_КБО50мкА; f_h21б=2МГц; h_21Э=50÷150; температура коллекторного перехода t°_К.макс=+85°С.

2.Сопротивление  резистора:

Так как  коллектора насыщаются, то I_Kнас определяется с учётом t°_ОКР. среды:

Выбираем  R_К=(0,1÷0,15)R_Н и после расчёта C₁ и C₂ получаем,

что R_К=(0,1÷0,15)R_Н. Так как R_Н=8 Ом, то R_К=(0,1÷0,15)8=0,8÷1,2Ом. Принимаем R_К=1 Ом.

3.Сопротивление  резистора R_Б определяется из условия режима насыщения открытого транзистора:

4. Проверяем  выполнение условия температурной стабильности схемы:

На основании  полученного неравенства можно  не учитывать влияние обратного  тока коллектора на длительность и  период следования импульса.

5. Вычисляем  ёмкости конденсаторов C₁ и C₂. С учётом того, что t_U1≈0,7 , t_U2≈0,7 :

6. Проверяем  длительность фронта и среза  импульса t_Ф1 и t_С1, t_Ф2 и t_С2:

Таким образом полученные значения t_Ф1 и t_С1 не превышает заданных.

      Недостатком рассматриваемого мультивибратора  является возможность жёсткого самовозбуждения, т.е. такого режима, при котором мультивибратор не будет генерировать колебания после включения источника питания. Это происходит в следствие того, что оба транзистора окажутся в режиме насыщения и условие развития регенеративного процесса не будет выполняться.

      Для исключения жёсткого самовозбуждения  необходимо использовать такую связь между каскадами, при которой транзисторы после включения не заходят в режим насыщения.

3.Произведём  выбор элементов мультивибратора

1. Выбираем  транзистор МП20А;

2. Находим  сопротивление резистора R_К:

Принимаем =270 Ом.

3. Определяем  сопротивление резистора R’_К и R”_К. Выбираем отношение . Для обеспечения лучшего режима самовозбуждения необходимо выбирать как можно меньше. Однако при малых возрастает температурная нестабильность временных параметров мультивибратора. Обычно =0,4÷0,6. Задаёмся =0,5 и находим

R’_К= R_К=0,35 _{270=135 Ом.} R”_К=(1- ) R_К=(1-0,5)270=135 Ом.

Выбираем  R’_К = R”_К=130 Ом.

4. Расчёт  сопротивлений резисторов R_Б. Для создания мягкого режима самовозбуждения необходимо, что бы R_Б>dh₂₁(R’_К + R”_К), т.е.

R_Б>0,5_{*20(130+130)=2,6 кОм.}

      _{Для обеспечения режима насыщения} R_Б следует определять по условию:

Так как  полученное значение R_Б не удовлетворяет условию мягкого самовозбуждения, то выбираем R_Б =3 кОм и проверяем условие насыщения, которое должно выполняться для получения плоской вершины импульса:

Полученное  значение коэффициента насыщения обеспечивает хорошую форму вершины положительного импульса.

      В тех случаях, когда K_НАС искажается близким к 1, необходимо изменить значение d и сделать пересчёт сопротивлений резисторов.

5. Вычисляем  ёмкости конденсаторов C₁ и C₂:

Выбираем  C₁=3000пФ, а C₂=9100пФ.

6. Проверяем  длительности среза импульса:

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  платы печатной 
 

       Применение  печатных плат создаёт предпосылки для механизации и автоматизации процессов сборки радиоэлектронной и цифровой аппаратуры, обеспечивает повторяемость параметров монтажа (емкость, индуктивность) от образца к образцу

       Простейшим  элементом любой печатной платы  является печатный проводник - участок токопроводящего покрытия, нанесённого на изоляционном основании. Характерной особенностью печатного проводника является то, что его ширина значительно больше толщины

       Система печатных проводников, обеспечивающая возможность электрического соединения элементов схемы, которые будут впоследствии установлены на печатную плату, а также экранирование отдельных проводников, образует печатный монтаж. Изоляционное основание с нанесенным на него печатным монтажом образует печатную плату.

       По  конструкции печатные платы подразделяют на однослойные многослойные. Однослойные печатные платы всегда имеют один изоляционный слой, на котором находятся печатные проводники. Если они расположены на одной стороне изоляционного основания, то такую плату называют односторонней, если на двух сторонах, двухсторонней.

       Так как было сказано, печатный проводник  имеет большое отношение ширины к толщине поперечного сечения, благодаря чему площадь поверхности  проводника большая

       Большая поверхность и хороший тепловой контакт с реляционным основанием обеспечивает интенсивную отдачу теплоты от проводника изоляционной плате и в окружающее 1ространство. что позволяет пропускать через контактные проводники значительно- большие токи, чем через объёмные такого сечения Для печатных проводников, расположенных на наружных слоях, допускается плотность тока до 20А/мм Для 1ечатных плат используемых в бытовой аппаратуре допускается плотность тока до ЗОА/мм. При этом заметного нагрева проводников не наблюдается

       Допустимое  рабочее напряжение между двумя расположенными печатными проводниками зависит от минимального зазора между ними.  

       Минимальный зазор выбирается из таблицы 1 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1 

 
 

       При расчёте печатных плат также необходимо знать минимальную ширину печатного  проводника, которая выбирается из значений токов, протекающих по этому  проводнику. Формулы для расчета  ширины печатных проводников исходят из максимального значения тока. 

         

Где,

     J - плотность тока;

     I - тек в печатном проводнике;

     S - площадь сечения печатного;

      - коэффициент  запаса   

     Преобразуя  формулу, получили

        
 

Где,

     а - ширина печатного проводника;

     h - толщин а печатного проводника; 

     Выразим из этой формулы ширину печатного  проводника:

      
 

     Зная, что максимальный ток, который может  протекать в схеме равен 0,5мА, и подставив значение h = 0.05 мм (толщина медного токопроводящего покрытия, фольгированный стеклотекстолит) в формулу получим: 

         

       На  практике обычно пользуются отношением суммы установочных объемов элементов  к общему объему устройства.

       При компоновке элементов на плоских  печатных платах оперируют     понятием     установочной     площади     элементов, вычисляют по формуле:  

         

       Где,

         В - ширина элемента,

         L - длина элемента,

        N - количество элементов на печатной  плате. 

     Рассчитаем  площадь нашей печатной платы. Общая  площадь резисторов найдем по формуле: 

 

     Так как у нас резисторы одинаковой площади, то 

       

     Площади диодов VD1 - 2 будут равные, так как применяются диоды одной марки. Площадь диодной сборки КС405 равна 400 мм² . Их площадь будет равна: 

       

     Теперь  найдем площадь конденсаторов: