Проектирование стабилизированного источника питания
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?ии сопротивление резистора Rогр должно иметь определенное значение. Если напряжение Uвх гуляет от Umin до Umax, то для расчета Rогр можно воспользоваться формулой:
огр = (Uвх.ср - Uст)/(Iср + Iн)
где Uвх.ср = 0.5(Uвх.min + Uвх.max) - среднее значение напряжения источника, Iср. = 0.5(Imin + Imax) - средний ток стабилитрона, Iн = Uн/Rн - ток нагрузки. При изменении входного напряжения в ту или иную сторону будет изменяться ток стабилитрона, на напряжение на нем, следовательно и на нагрузке будет оставаться постоянным.
Коли все изменения напряжения источника гасятся в Rогр, то наибольшее изменение напряжения (Uвх. max - Uвх.min = ?Uвх) должно соответствовать наибольшему возможному изменению тока, при котором еще сохраняется стабилизация (Imax - Imin = ?Iст). Отсюда следует, что стабилизация будет осуществляться только при соблюдении условия:
?Uвх ? ?IстRогр
Бывает режим стабилизации, когда входное напряжение постоянно, а сопротивление нагрузки изменяется, т. е. гуляет от Rн.min до Rн.max. Для такого режима Rогр определяется по формуле 9:
огр = (Uвх - Uст)/(Iср + Iн.ср)
где Iн.ср = 0.5(Iн.min + Iн.max), причем Iн.min = Uст/Rн.max, а Iн.max = Uст/Rн.min.
Иногда необходимо получить такое напряжение, на которое стабилитрон не рассчитан. В этом случае применяют последовательное соединение стабилитронов. Тогда напряжение стабилизации будет соответствовать сумме напряжений стабилизаций последовательно включенных стабилитронов.
Помимо рассмотренной схемы применяют каскадное включение стабилитронов. Говоря проще, берут несколько вышерассмотренных схем и включают одну за другой. При этом напряжение стабилизации предыдущего стабилитрона должно быть больше, чем следующего. Такие схемы применяют для увеличения коэффициента стабилизации. Бывает еще и мостовая схема, называемая мостовой параметрический стабилизатор. Теоретически у такой схемы коэффициент стабилизации стремится к бесконечности.
1.2 Активный Фильтр Саллена-Кея
Фильтр Саллена-Кея. Реализуется в виде простой схемы с двумя резисторами, двумя конденсаторами и активным элементом (например с операционным усилителем), представляя собой фильтр с передаточной функцией второго порядка. Фильтры более высокого порядка могут быть получены включением элементарных фильтров последовательно. Фильтр Саллена-Кея может иметь произвольный коэффициент усиления в полосе пропускания, в отличие от фильтра Баттерворта с единичным коэффициентом.
Рисунок 1.12 - ФВЧ Саллена-Кея
Выбор схемного решения
В соответствии с техническим заданием и рассчитанными параметрами, в качестве схемного решения выбираем ФВЧ-ІІ Саллена-Кея, так как схема имеет небольшой диапазон номиналов элементов. Порядок всего фильтра n=2 совпадает с порядком звена Саллена-Кея, поэтому для построения фильтра необходимо одно звено.
Рисунок 1.13 - ФВЧ-ІІ Саллена-Кея
Расчет элементов схемы. Задаём ёмкость конденсаторов C1=C2=10/fn[Гц] (нФ). Определяем сопротивление резисторов:
R1=R2=1/?0C
Выбираем сопротивление R3, а R4 рассчитаем из соотношения
=R3(Kn-1)
Согласуем номиналы элементов со стандартным рядом E6:
Устанавливаем в схему рассчитанные значения и снимаем АЧХ фильтра.
Рисунок 1.14 - АЧХ проектируемого фильтра
Методика настройки и регулировки фильтра
Коэффициент усиления фильтра можно настроить при помощи резисторов R3 и R4 [2]:
=1+R4/R3;
При использованном в схеме операционном усилителе, сопротивление резистора R3 можно выбирать в пределах от нескольких кОм до 1 Мом. При меньшем значении R3 становится большим ток, потребляемый схемой, а при большем - вносит своё влияние входное сопротивление микросхемы.
Сопротивление R4 определяется из формулы 4.1 для требуемого коэффициента усиления. Учитывая следующее соотношение (см. раздел 3.2):
?0=
можно показать, что максимально достижимый коэффициент усиления в полосе пропускания равен 3. В этом случае добротность фильтра наибольшая, но при этом присутствуют наибольшие пульсации в полосе пропускания. При попытке увеличения Кл фильтр самовозбуждается и превращается в генератор колебаний на частоте w0. Из этого ограничения определим, что сопротивление R4 лежит в диапазоне от 0 до 2R3. При нулевом сопротивлении схема становится фильтром Баттерворта с единичным усилением.
Частоту w0 можно настроить с помощью элементов R1, R2, C1 и С2
?0=
При условии, что R1=R2=R и C1=C2=C, формула 4.3 упрощается: w0=1/RC. Если сопротивления и ёмкости не равны, то соотношением R1 к R2 и C1 к C2 регулируется добротность фильтра. При этом также нужно учитывать, что при больших добротностях фильтр склонен к самовозбуждению.
1.4 Генераторы колебаний треугольной формы
Принцип их построения также базируется на выполнении операций интегрирования и сравнения, поэтому схемы релаксационных генераторов колебаний треугольной и прямоугольной формы, как правило, идентичны, а форма сигнала определяется точкой, которая принимается за выход мультивибратора.
Генератор сигналов треугольной формы, схема которого представлена на рис. 1.15, включает в свой состав интегратор на ОУ DA2 и пороговый детектор (типа триггера Шмитта) на ОУ DA1.
Рис. 1.15 - Генератор сигналов треугольной формы
Принцип действия такого мультивибратора аналогичен изображенному на рис. 1.15. При включении выход ОУ порогового детектора устанавливается в одно из двух возможных состояни?/p>