Главная » Каталог    
рефераты Разделы рефераты
рефераты
рефератыГлавная

рефератыБиология

рефератыБухгалтерский учет и аудит

рефератыВоенная кафедра

рефератыГеография

рефератыГеология

рефератыГрафология

рефератыДеньги и кредит

рефератыЕстествознание

рефератыЗоология

рефератыИнвестиции

рефератыИностранные языки

рефератыИскусство

рефератыИстория

рефератыКартография

рефератыКомпьютерные сети

рефератыКомпьютеры ЭВМ

рефератыКосметология

рефератыКультурология

рефератыЛитература

рефератыМаркетинг

рефератыМатематика

рефератыМашиностроение

рефератыМедицина

рефератыМенеджмент

рефератыМузыка

рефератыНаука и техника

рефератыПедагогика

рефератыПраво

рефератыПромышленность производство

рефератыРадиоэлектроника

рефератыРеклама

рефератыРефераты по геологии

рефератыМедицинские наукам

рефератыУправление

рефератыФизика

рефератыФилософия

рефератыФинансы

рефератыФотография

рефератыХимия

рефератыЭкономика

рефераты
рефераты Информация рефераты
рефераты
рефераты

Проектирование автоматического устройства

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА

Спроектировать на базе интегральных логических элементов (далее ИЛЭ) серии К155 заторможенный мультивибратор, автоколебательный мультивибратор, электронный ключ на базе высокочастотного транзистора, выбрать управляющий триггер серии К155 и двоичный счетчик на триггерах, комбинационные схемы на базе ИЛЭ серии К155.

Автоколебательный мультивибратор

Заторможенный мультивибратор

Счётчик

TU2, мкс.

UПФ/UЗФ

Т

tU2 мкс.

UПФ/UЗФ

K кол - во импульсов

6

0.79

12

1

0.79

60

Электронный ключ на транзисторе

t Проектирование автоматического устройства, не менее мкс.

U, В

E В

t, град. max

t Проектирование автоматического устройства, мкс.

C Проектирование автоматического устройства ключа пФ

384

5

1,5

60

3

10

 

tU1 — длительность выходных импульсов мультивибратора.

UПФ — напряжение переднего фронта импульса._

UЗФ — напряжение заднего фронта импульса.

tU2 — длительность выходного импульса заторможенного мультивибратора.

К — коэффициент пересчёта счётчика.

t Проектирование автоматического устройства---длительность импульса на выходе ключа.

U Проектирование автоматического устройства— амплитуда выходного импульса.

E Проектирование автоматического устройства — напряжение базового смещения.

t град max---максимальная температура окружающей среды.

t Проектирование автоматического устройства---фронт выходного импульса.

C Проектирование автоматического устройства---ёмкость нагрузки ключа.

Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);

Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя; max

Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;

amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.

 Проектирование автоматического устройства

В структурную схему входят следующие функциональные блоки:

заторможенный мультивибратор ЗМ;

RS-триггер;

электронный ключ на биполярном транзисторе;

схема сопряжения ключа со схемой включения стабилизатора постоянного напряжения;

понижающий трансформатор;

выпрямитель;

сглаживающий фильтр;

стабилизатор компенсационного типа для питания автоколебательного мультивибратора;

автоколебательный мультивибратор на интегральных логических элементах (ИЛЭ);

двоичный суммирующий счетчик;

комбинационная схема КС1, определяющая какое количество импульсов должен подсчитать двоичный счетчик;

комбинационная схема КС2, управляющая передачей содержимого счетчика на выходную шину данных BD;

стабилизатор компенсационного типа для питания остальных цифровых схем устройства.

Принцип действия .

Автоматическое устройство 3 после включения должно сформировать питающие схемы напряжение и под управлением запускающего импульса сгенерировать последовательность прямоугольных импульсов в заданными параметрами. Количество импульсов задается параметром К счетчика. Результат работы устройства может быть выведен на схему индикации или на какое-либо исполнительное устройство через шину данных BD.

Устройство работает следующим образом. При включении автоматического устройства напряжение сети ~220 B подается на силовой понижающий трансформатор 5, выпрямляется выпрямителем 6, сглаживается фильтром 7 и подает на вход стабилизатора мультивибратора 8 и стабилизатора напряжения для питания всех цифровых микросхем устройства (блок 13). Напряжение питания подается на все блоки схемы, кроме мультивибратора. Запускающий импульс переводит RS-триггер управления 2 в нулевое состояние и гасит суммирующий двоичный счетчик 10 сигналом R и запускает заторможенный мультивибратор 1. Выходной сигнал RS-триггера открывает электронный ключ 3 на выходе которого появляется выходное напряжение равное нулю. Это напряжение с помощью устройства сопряжения 4 формирует сигнал включения стабилизатора мультивибратора 8. Автоколебательный мультивибратор 9 начинает генерировать последовательность прямоугольных импульсов с заданными параметрами, которые подсчитываются суммирующим двоичным счетчиком 10. Двоичный код счетчика анализируется комбинационной схемой КС1 (блок 11), и как только этот код станет равным заданному числу К, вырабатывается единичный управляющий сигнал, который переключает RS-триггер в нулевое состояние. При этом ключ закрывается, устройство сопряжения 4 формирует напряжение +2В, которое отключает стабилизатор напряжения 8 и мультивибратор, счетчик фиксируется в последнем состоянии, а результат счета через комбинационную схему КС2 (блок 12) выводятся на шину данных BD. В таком состоянии автоматическое устройство будет находиться до прихода следующего запускающего импульса.

Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);

Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max

Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;

amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.

1.Заторможенный мультивибратор с резистивно-емкостной обратной связью на элементах. И - НЕ

 

1.1 Общие сведения. Принцип действия. Методика расчёта.

Мультивибратор — это простой релаксационный генератор прямоугольных импульсов, к которым не предъявляют жёстких требований по параметрам. Используется положительная обратная связь. Есть два вида возбуждения : жёсткое и мягкое. При жёстком — оба плеча в одинаковом состоянии (нет генерации).

Заторможенный мультивибратор (далее, как ЗМ) предназначен для формирования прямоугольного импульса с заданной амплитудой и длительностью в ответ на один запускающий импульс.

ЗМ можно получать из соответствующих автоколебательных мультивибраторов (далее, как АМ) путем замены одной из ветвей резистивно-емкостной обратной связи цепью запуска.

Длительность импульса запуска, с одной стороны, должна быть достаточной для переключения ИЛЭ, т.е. больше суммарной задержки их переключения (t01зд или t10 зд). С другой стороны, длительности формируемого импульса tU. В противном случае мультивибратор во время действия запускающего импульса будет в неопределённом состоянии.

ЗМ с резистивно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получается из АМ (рис.1.1) путём исключения, например, конденсатора С2, резистора R2 и диода VD2. При этом резистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной связью выхода ИЛЭ DD1.2 с одним из входов ИЛЭ DD1.2. Запускающие импульсы отрицательной полярности с амплитудой Uвх » Eвых, подаётся на свободный от триггерного включения вход ИЛЭ DD1.1. В исходном состоянии ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 находятся в нулевом и едином состояниях соответственно. Под действием запускающего импульса (t=t Проектирование автоматического устройства) логических элементов изменяют свои состояния на противоположные, времязадающий конденсатор начинает заряжаться через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R.

Напряжение Uвх2 на выходе ИЛЭ DD1.2 при этом экспоненциально изменяется от Emax, стремясь к нулю. Формирование рабочего импульса длительностью tU заканчивается при Uвх2 (tU)=U1n (t=t Проектирование автоматического устройства), так как дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к увеличению выходного напряжения ИЛЭ DD1.2. При t > t2 в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное состояние, а напряжение Uвх2 уменьшается скачком от U1 Проектирование автоматического устройстваn до (U1n - E1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходное состояние. Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, а затем, после запирания диода, конденсатор перезаряжается входным вытекающим током Iвх ИЛЭ DD1.2, а напряжение Uвх2 стремиться к значению U Проектирование автоматического устройства. Если пренебречь временем разряда С через диод VD, то

tB Проектирование автоматического устройства (R || R Проектирование автоматического устройства )* Проектирование автоматического устройстваС* ln [ 10 +  Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства].

Длительность импульса равна:

tU2 = (R + R Проектирование автоматического устройства)*С * ln Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства

Если период запускающих импульсов Т > tU + tB, то мультивибратор успеет восстановиться.

Для получения почти прямоугольной формы выходных импульсов заторможенного мультивибратора при Т >= tU + t B сопротивление времязадающего резистора R выбирается таким образом:

R < R1вх *[(I1вх * R1вх / U0n) - 1] Проектирование автоматического устройства

1.2 Расчёт заторможенного мультивибратора.

Произведём расчёт заторможенного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ серии К155(стандартной).

Основные параметры серии К155:

Параметры

 

Параметры

 

I1ВХ, mА

- 0,8

R1ВХ, кОм

10

I0ВХ, mА

0

R0ВХ, кОм

¥

E Проектирование автоматического устройства

4,2

R Проектирование автоматического устройства, Ом

200

E Проектирование автоматического устройства

0

R Проектирование автоматического устройства, Ом

0

U Проектирование автоматического устройства , В не менее

U Проектирование автоматического устройства ,В не более

2,4

0,4

K, не менее

UВХ MAX, В

8

5,5

U Проектирование автоматического устройства

1,5

UВХ MIN, В

- 0,4

U Проектирование автоматического устройства

0,5

I Проектирование автоматического устройства MAX, mА

10

U Проектирование автоматического устройства

1

f MAX, МГц

10

   

PПОТ, мВт, не более

 

Проверяем условие:

R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U0П)-1]-1=666,7(Ом) (1.1)

Uпф/Uзф= Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройстваR=752,38(Ом)

R не удовлетворяет условию (1.1)

Берем Uпф/Uзф=0,76 Þ R=633,33(Ом)

Из шкалы номинальных значений берём R=620(Ом)

Найдём ёмкость конденсатора С:

tU2 = (R + R Проектирование автоматического устройства)*С * ln Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства  Проектирование автоматического устройства

С =  Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства=

= Проектирование автоматического устройства =

=1,626*10 Проектирование автоматического устройства(Ф) Проектирование автоматического устройства

Выбираем С =1,5*10-9 (Ф)

Рассчитаем время восстановления мультивибратора:

tB Проектирование автоматического устройства (R || R Проектирование автоматического устройства )* Проектирование автоматического устройстваС* ln [ 10 +  Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства] =

=(1,613*10 Проектирование автоматического устройства+5*10 Проектирование автоматического устройства)*1,5*10 Проектирование автоматического устройства*ln[10+ Проектирование автоматического устройства] =

=1,383*10 Проектирование автоматического устройства(c)

Общая характеристика:

Резистор: R = 620 Ом, тип МЛТ,

номинальная мощность Р =.........Вт,

предельное напряжение -.........В

Конденсатор: С = 1,5 пФ, тип.......,

предельное напряжение -.........В.

 

2.Автоколебательный мультивибратор на базе

ИЛЭ И -НЕ.

2.1. Общие сведения. Принцип действия. Методика

расчёта.

Автоколебательный мультивибратор (далее АМ) генерирует последовательность прямоугольных импульсов с заданной длительностью, амплитудой и частотой повторения.

Рассмотрим методику проектирования АМ с перекрёстными резисторно - ёмкостными обратными связями на элементах И – НЕ. В состав мультивибратора входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ И - НЕ DD1.1 и DD1.2, резисторы R1 и R2, конденсаторы C1 и C Проектирование автоматического устройства (рис.2.1).

При использовании m - входовых ИЛЭ И - НЕ ТТЛ (m -1) незадействованных входов подключается к источнику питающего напряжения через резистор 1 кОм или объединяются все m входов (при m  Проектирование автоматического устройства 3), т.к. объединение входов при m > 3 приводит к снижению входных сопротивлений элементов (в m раз). При заземлении хотя бы одного из входов ИЛЭ будет постоянно находиться в единичном состоянии.

При работе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы DD1.1 и DD1.2 поочерёдно находятся в единичном и нулевом состояниях. Время пребывания инверторов в нулевом или единичном состоянии определяется временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2. Если ИЛЭ DD1.1 находится в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t =0), то конденсатор С1 заряжен током, протекающим через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R1. Этот ток, как и входной ток ИЛЭ DD1.2,пренебрежимо мал и не оказывает существенного влияния на процесс заряда конденсатора. По мере заряда конденсатора C1, входное напряжение UВХ2 инвертора DD1.2 уменьшается по экспоненциальному закону с постоянной времени t 1 , стремясь к нулевому уровню. Когда напряжение UВХ2 достигнет порогового напряжения U Проектирование автоматического устройства, ниже которого дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к уменьшению выходного напряжения инвертора ТТЛ, в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, при котором состояния элементов DD1.1 и DD1.2 изменяются на противоположные (t = t1). Скачкообразное уменьшение выходного напряжения UВЫХ1 вызывает уменьшение входного напряжения UВХ2, что приводит к быстрому разряду конденсатора C1, а затем к его перезаряду вытекающим током DD1.2 через резистор R1. Входное напряжение UВХ2 при этом возрастает до значения UВХ(t Проектирование автоматического устройства), определяемого моментом окончания процесса заряда конденсатора C2 с постоянной времени t 2 в противоположной ветви мультивибратора (t= =t2).

Таким образом, процессы периодически повторяются, и на выходах ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 формируется два изменяющихся в противофазе импульсных напряжения с длительностями t U1 и t U2.

Так как на протяжении всего времени заряда конденсатора С2 (С1) и перезаряда конденсатора С1(С2) ИЛЭ DD1.2 (DD1.1) должен находится в единичном состоянии, его входное напряжение UВХ2(UВХ1) не должно превышать порогового уровня U Проектирование автоматического устройства, следовательно, сопротивление времязадающего резистора R1 (R2) должно быть достаточно малым. При этом необходимо вычислить минимальное и максимальное значение резисторов R1 и R2.

Максимально допустимое значение резистора вычисляется по следующему неравенству:

R < R1ВХ *[( I1ВХ * R1ВХ / U Проектирование автоматического устройства) - 1] - 1 (2.1)

Если при выборе сопротивления навесных резисторов R1 и R2 ограничиваться выражением (2.1), то при определённых условиях в мультивибраторе может наступить жёсткий режим возбуждения, когда после включения источника питающего напряжения оба инвертора оказываются в единичном состоянии. Для устранения такого режима необходимо выполнить условие:

R > R1ВХ * [( I1ВХ*R1ВХ / U Проектирование автоматического устройства- 1] - 1 (2.2)

При выполнении (2.2) рабочие точки обоих ИЛЭ оказываются на динамических участках передаточных характеристик и, следовательно, даже небольшое различие в коэффициентах усиления К приводит к одному из двух квазиустойчивых состояний, когда на выходе одного ИЛЭ устанавливается высокий уровень выходного напряжения, а на выходе другого — низкий. Самовозбуждение мультивибратора в этом случае будет мягким.

Длительности импульсов на выходе мультивибратора можно определить по следующим выражениям:

t Проектирование автоматического устройства  Проектирование автоматического устройства(R1 + R1ВЫХ)* С1*ln  Проектирование автоматического устройства

t Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства(R2 + R1ВЫХ)* С2* ln  Проектирование автоматического устройства

Выходные импульсы рассматриваемого мультивибратора по форме близки к прямоугольным. Отношение амплитуд переднего и заднего фронтов выходного напряжения определяется соотношением:

UПФ / UЗФ = R / (R + R Проектирование автоматического устройства)

где R = R1 для ИЛЭ DD1.1., R = R2 для ИЛЭ DD1.2.

Скважность генерируемых импульсов:

Q = 1 + tU2 / tU1

Если t Проектирование автоматического устройства =t Проектирование автоматического устройства ,то C Проектирование автоматического устройства=C Проектирование автоматического устройства.

Расчёт автоколебательного мультивибратора.

Произведем расчёт автоколебательного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ серии К155:

Проверяем условия :

R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U Проектирование автоматического устройства)-1]  Проектирование автоматического устройства= 230,47(Ом)

R > R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U Проектирование автоматического устройства)-1]-1 = 666,67(Ом)

Uпф/Uзф= Проектирование автоматического устройства  Проектирование автоматического устройства 0,79= R / (R + 200)

R - 0,79*R = 0,79*200

R = 752,38 (Ом)

Условия выполняются.

Выбираем из шкалы номинальных значений R = 750 Oм.

Рассчитаем ёмкость конденсаторов.

Т.к. t Проектирование автоматического устройства =T - t Проектирование автоматического устройства=12-6=6=t Проектирование автоматического устройства ,то мультивибратор симметричный, и C  Проектирование автоматического устройства=C Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства

C Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства =

= Проектирование автоматического устройства =6,76*10 Проектирование автоматического устройства(Ф)

Выбираем из шкалы номинальных значений

C Проектирование автоматического устройства = C Проектирование автоматического устройства= 6,8*10 Проектирование автоматического устройстваФ.

3.Электронный ключ на транзисторе.

3.1.Общие сведения. Принцип действия.

Электронный ключ –основной функциональный узел дискретной схемотехники для переключения токов или потенциалов на нагрузке. []

В импульсных устройствах очень часто требуется коммутировать (включать и выключать) электрические цепи. Эта операция выполняется бесконтактным способом с помощью транзисторных ключей.

Ключевые схемы используются для построения генераторов и формирователей импульсов , а также различных логических схем цифровой вычислительной техники. Ключ выполняет элементарную операцию инверсии логической переменной и называется инвертором.

В статическом режиме ключ находится в состоянии “включено” (ключ замкнут), либо в состоянии “выключено” (ключ разомкнут). Переключение ключа из одного состояния в другое происходит под воздействием входных управляющих сигналов : импульсов или уровней напряжения. Простейшие ключевые схемы имеют один управляющий вход и один выход.

Основу ключа составляет транзистор в дискретном или интегральном исполнении.

В зависимости от состояния ключ шунтирует внешнюю нагрузку большим или малым выходным сопротивлением. В этом и заключается коммутация цепи, производимая транзисторным ключом.

Основными параметрами ключа являются :

--быстродействие, определяемое максимально возможным числом переключений в секунду ; для интегральных ключевых схем оно составляет миллионы коммутаций ;

--длительность фронтов выходных сигналов ;

--внутренние сопротивления в открытом и закрытом состоянии ;

--потребляемая мощность ;

--помехоустойчивость, равная уровню помехи на входе, вызывающей ложное переключение ;

--стабильность пороговых уровней, при которых происходит переключение ;

--надежность работы в реальных условиях старения радиодеталей, изменения источников питания и т.д.

В ключевых схемах в общем случае используются все основные схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим коллектором (ОК), ключ-“звезда”, с общим эмиттером (ОЭ). Наибольшее применение получили транзисторные ключи по схеме с ОЭ.

Статические характеристики.

Поведение ключа в статическом режиме определяется выходными I Проектирование автоматического устройства и входными I Проектирование автоматического устройства характеристиками транзистора по схеме с ОЭ.

На выходных характеристиках выделяются три области, которые определяют режим отсечки коллекторного тока, активный режим и режим насыщения ключевой схемы.

Область отсечки определяется точками пересечения линии нагрузки R Проектирование автоматического устройства с самой нижней кривой семейства выходных характеристик с параметром I Проектирование автоматического устройства= - I Проектирование автоматического устройства. Этой области соответствует режим отсечки, при котором:

--транзистор закрыт, т.к. оба его перехода смещены в обратном направлении

U Проектирование автоматического устройства>0, U Проектирование автоматического устройства<0

--напряжение U Проектирование автоматического устройства= - E Проектирование автоматического устройства+I Проектирование автоматического устройства*R Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства - E Проектирование автоматического устройства

--ток коллектора минимален и определяется обратным (тепловым) током коллекторного перехода I Проектирование автоматического устройства=I Проектирование автоматического устройства

--ток базы I Проектирование автоматического устройства= - I Проектирование автоматического устройства,а ток эмиттера I Проектирование автоматического устройства=0

--сопротивление транзистора постоянному току наибольшее

R Проектирование автоматического устройства = Проектирование автоматического устройства  Проектирование автоматического устройства100 кОм.

Активная область расположена между нижней кривой коллекторного тока и линией насыщения. Этой области соответствует активный нормальный режим, при котором эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный -- в обратном:

U Проектирование автоматического устройства<0,U Проектирование автоматического устройства>0

Ток коллектора I Проектирование автоматического устройства=B*I Проектирование автоматического устройства+(B+1)I Проектирование автоматического устройства=B*I Проектирование автоматического устройства+I Проектирование автоматического устройства ; I Проектирование автоматического устройства=(B+1)I Проектирование автоматического устройства.

Где B – коэффициент усиления базового тока в схеме с ОЭ.

Область насыщения определяется точками пересечения линии нагрузки с линией насыщения. Этой области соответствует режим насыщения. При котором:

--транзистор открыт, т.к. оба его перехода смещены в прямом направлении

U Проектирование автоматического устройства<0,U Проектирование автоматического устройства<0

--напряжение U Проектирование автоматического устройства и U Проектирование автоматического устройства насыщенного транзистора составляет доли вольта

--максимальный ток транзистора (ток насыщения) I Проектирование автоматического устройства, практически не зависит от параметров транзистора

I Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства (3.1)

--сопротивление транзистора постоянному току минимально (десятки ом)

r Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства

Коллекторный ток насыщения достигается при граничном токе базы I Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства. (3.2)

Глубина или степень насыщения транзистора определяется коэффициентом насыщения S

S= Проектирование автоматического устройства.

3.2.Расчёт транзисторного ключа.

Расчёт ключей производится с целью обеспечения статического и динамического режимов, при которых в заданном диапазоне происходит надёжное включение и выключение транзистора с требуемым быстродействием.

Выбор типа транзистора. Тип транзистора выбирается исходя из заданного быстродействия, необходимой амплитуды выходного напряжения, температурного диапазона работы.

Выбираем тип транзистора КТ315А.

I Проектирование автоматического устройствадоп=100 мА

I Проектирование автоматического устройствамкА (при 20 Проектирование автоматического устройства)

f Проектирование автоматического устройства МГц

C Проектирование автоматического устройства пФ

B=55

Выбор источника коллекторного питания. Значение источника E Проектирование автоматического устройства выбирают по заданной амплитуде U Проектирование автоматического устройства выходного напряжения

E Проектирование автоматического устройства=(1,1 Проектирование автоматического устройства1,2)*U Проектирование автоматического устройства=(1,1 Проектирование автоматического устройства1,2)*5=5,5 Проектирование автоматического устройства6 (B),

При этом должно выполнятся неравенство

E Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройстваU Проектирование автоматического устройствадоп=20 (В),

Выбираем E Проектирование автоматического устройства =5,7 B.

Коллекторный ток насыщения. Величина тока I Проектирование автоматического устройства ограничена с двух сторон

20*I Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройстваI Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройстваI Проектирование автоматического устройствадоп,

где I Проектирование автоматического устройства -обратный ток коллекторного перехода при t Проектирование автоматического устройства;

I Проектирование автоматического устройствадоп=допустимый ток коллектора в статическом режиме (в состоянии длительного включения).

Можно рекомендовать

I Проектирование автоматического устройства=0,8*I Проектирование автоматического устройствадоп=0,8*100*10 Проектирование автоматического устройства=80*10 Проектирование автоматического устройства(А) (3.3)

Определение коллекторного сопротивления. Величина коллекторного сопротивления находится из (3.1),(3.3):

R Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства=71,25 (Ом)

Выбираем R Проектирование автоматического устройства=75 Ом.

Обратный ток коллекторного перехода определяется при максимальной температуре t Проектирование автоматического устройства по формуле

I Проектирование автоматического устройства =I Проектирование автоматического устройства(20 Проектирование автоматического устройства) *2 Проектирование автоматического устройства,

Где I Проектирование автоматического устройства(20 Проектирование автоматического устройства)-обратный ток коллекторного перехода при 20 Проектирование автоматического устройства.

Сопротивление резистора R Проектирование автоматического устройства выбирается из условия получения режима отсечки закрытого транзистора при максимальной температуре.

R Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства=9735 (Ом)

Выбираем R Проектирование автоматического устройства=9,1 (кОм)

Ток базы I Проектирование автоматического устройства. Базовый ток ,при котором транзистор заходит в режим насыщения, вычисляется по формуле (3.2) с учётом, что коэффициент усиления B=B Проектирование автоматического устройства

I Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства (мА)

Сопротивление резистора R Проектирование автоматического устройства.Для заданной амплитуды входного управляющего сигнала U Проектирование автоматического устройства=E Проектирование автоматического устройства величина сопротивления R Проектирование автоматического устройства рассчитывается по формуле

R Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства

Значение коэффициента насыщения S при заданной длительности t Проектирование автоматического устройства находим из формулы

S= Проектирование автоматического устройства ,где величина t Проектирование автоматического устройства определяется из формулы

t Проектирование автоматического устройства=t Проектирование автоматического устройства,

t Проектирование автоматического устройства-cреднее время жизни неосновных носителей (дырок) в базе Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства

t Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства Проектирование автоматического устройства(с)

t Проектирование автоматического устройства=8,9*10 Проектирование автоматического устройства+55*75*(7+10)*10 Проектирование автоматического устройства (с)

S= Проектирование автоматического устройства

R Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства (кОм)

Выбираем R Проектирование автоматического устройства

Величина ускоряющей ёмкости C. В транзисторном ключе с ускоряющей ёмкостью C величина ёмкости находится из равенства

C= Проектирование автоматического устройства (пФ)

4.Триггер

Триггер-это запоминающий элемент с двумя устойчивыми состояниями, изменяющихся под воздействием входных сигналов. Как элемент ЭВМ, триггер предназначен для хранения бита информации, т.е. “0” или “1”.

Выбираем D-триггер К155ТМ2.

Триггером типа D наз. синхронный запоминающий элемент с двумя устойчивыми состояниями и одним информационным

D-входом.

Рассмотрим работу D-триггера на основе RS-триггера.Закон его функционирования приведен в таблице переходов

_

S

_

R

Q

_

Q

Н

В

В

Н

В

Н

Н

В

Н

Н

В

В

Триггер устанавливается в состояние лог. "1" при одновременной подаче напряжения низкого уровня на входы эл-тов D2.1, D2.3 независимо от уровня напряжения на счетном входе С. При напряжении низкого уровня на счетном входе установка триггера в состояние лог. “0” может быть произведена при подаче напряжения низкого уровня на вход элемента D2.1, при напряжении высокого уровня на счетном входе — при подаче напряжения низкого уровня на вход эл-та D2.3. Поэтому при построении суммирующего счетчика, импульсы первого подают на шестые элементы, а при построении вычитающего счетчика — на 4-ые элементы.

Установка триггера в состояние лог.”1” при напряжении низкого уровня на счетном входе осуществляется подачей напряжения низкого уровня на вход элемента D1.1, при напряжении высокого уровня на счетном входе и входах "установка 0" (R1, R2) — подачей напряжения низкого уровня на вход элемента D2.2

При одновременной подаче напряжения низкого уровня на входы элементов D1.1 и D2.2 установка в состояние “1” осуществляется независимо от уровня напряжения на счетном входе. Поэтому при записи в счетчик произвольного кода и при установке реверсивных счетчиков в состояние “0” следует подавать импульсы установки на оба входа установки 1 (S1, S2) одновременно или раздельно в зависимости от рода работы.

При напряжении высокого уровня на счетном входе триггер находится в одном из двух устойчивых состояний, а при напряжении низкого уровня — в промежуточном состоянии (основной триггер, элементы D1.1 и D2.1 в предыдущем состоянии, на входах элементов D1.2 и D2.2 напряжение высокого уровня).

Минимальная длительность импульсов установки триггера

t и уст min= t0, 1зд р max+ t1, 0зд р max.

Минимальная длительность цикла работы одиночного триггера

tmin= 3 t0, 1зд р+2 t1, 0зд р.

Установка в “0” схем выполненных на триггерах JK и D серий ИС ТТЛ, осуществляется отрицательным импульсом, подаваемым на вход R. Запись кода ведется в 2 такта: сначала установка в “0”, затем запись “1” в соответствующий разряд.

При выполнении схем на ИС типа ТВ1 и использовании предварительной установки 1 и 0 на вход синхронизации необходимо подавать напряжение низкого уровня.

5.Счетчик

Счётчиком наз. типовой функциональный узел ЭВМ, предназначенный для счета входных импульсов. Счётчик относится к классу накапливающих схем и представляет собой цепочку T-триггеров, образующих память автомата с заданным числом устойчивых состояний. Разрядность счётчика равна числу счётных триггеров.Каждый входной импульс изменяет состояние счётчика,которое сохраняется до поступления следующего считываемого сигнала. Логические значения выходов счётчика Q Проектирование автоматического устройства отображают результат счёта в прмнятой системе счисления.

Счётчики разделяют на простые ( суммирующие и вычитающие ) и реверсивные.

В нашем устройстве используем двоично - десятичный четырёхразрядный синхронный реверсивный счётчик К155ИЕ7.

Этот счётчик имеет три основных режима :

параллельная асинхронная загрузка двоично - десятичного кода по входу DI ;

режим суммирования ;

режим вычитания .

В двух последних режимах счетные импульсы подают на различные входы : при вычитании на вход CD .

Выходы переноса в указанных режимах также разные : PU - при суммировании , PD - при вычитании .

Функциональные возможности счётчика демонстрируют временные диаграммы ( рис. ) ,где показан пример предварительной записи двоично - десятичного кода числа 7.

Соответственно на временной диаграмме импульс переполнения PU появляется между состояниями счётчика отвечающими числами “ 15 ” и “ 0 ”. Аналогично импульс PD формируется в паузе между “ 0 ” и “ 15 ”.

Схема каскадного объединения счётчика показано на рис . .

Схема и УГО счётчика К155ИЕ7 приведена на рис . .

Стабилизированный источник питания

Основными частями стабилизированного источника питания являются : силового трансформатора, схемы выпрямления, сглаживающего фильтра. Силовой трансформатор служит для повышения или понижения напряжения сети до необходимой величины. Схема выпрямления состоит из одного или нескольких вентилей, обладающих односторонней проводимостью тока и выполняющих основную функцию выпрямителя – преобразование переменного тока в постоянный. Сглаживающий фильтр предназначен для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. Стабилизатор постоянного напряжения предназначен для поддержания автоматически с требуемой точностью постоянное напряжение при нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в обусловленных пределах.

Выбираем двухполупериодную схему выпрямителя со средней точкой.

Задаемся вспомогательными коэффициентами B =и D=.

Амплитуда обратного напряжения на вентиле U Проектирование автоматического устройства= Проектирование автоматического устройства=

4. Стабилизатора постоянного напряжения.

В выпрямителях величина постоянной составляющей может изменяться при колебаниях напряжения сети и при изменениях тока нагрузки. Для получения необходимой величины постоянного напряжения на сопротивлении нагрузки применяют стабилизаторы напряжения.

Стабилизатором постоянного напряжения называют устройство, поддерживающее автоматически и с требуемой точностью постоянное напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах.

Основными параметрами стабилизатора являются:

Коэффициент стабилизации, представляющий собой отношение относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора (при изменении тока нагрузки).

Где Uвх и Uвых — номинальные напряжения на входе и выходе стабилизатора; D Uвх и D Uвых — абсолютные изменения напряжений на входе и выходе стабилизатора.

Коэффициент стабилизации служит основным критерием для выбора схемы стабилизатора и оценки её параметров.

Выходное сопротивление, характеризующее изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки и неизменном входном напряжении,

Rвых = D Uвых/D Iн

Чем меньше Rвых тем лучше при этом уменьшается общее внутреннее сопротивление блока питания, что приводит к уменьшению падения напряжения на нём и способствует повышению устойчивости работы многокаскадных схем, питающихся от общего источника.

Коэффициент полезного действия, равный отношению мощности к нагрузке и номинальной входной мощности:

h = UвыхIн/ UвхIвх

Относительная нестабильность входного напряжения d u, характеризующая допустимое относительное отклонение стабилизированного напряжения.

Расчет стабилизатора постоянного напряжения:

Rд = Uвых/1,5мА=5/0,0015=3333,3

Uоп min = 2В

Iд min=1,5 мА

h219=140

R2=1*10-4

R1= Rд - R2= 3332,9996


рефераты Рекомендуем рефератырефераты

     
Рефераты @2011