Расчет ждущего блокинг-генератора

В данном курсовом проекте производится расчет ждущего блокинг-генератора. Блокинг-генератор представляет собой релаксационную схему, содержащую усилительный элемент (транзистор), работающий в ключевом режиме, и трансформатор, осуществляющий положительную обратную связь. Достоинствами блокинг-генераторов являются сравнительная простота, возможность подключения нагрузки через трансформатор, присущая этим схемам способность формировать мощные импульсы, близкие по форме к прямоугольным. При использовании в качестве формирователей импульсов блокинг-генераторы работают в ждущем режиме. Важнейшими их характеристиками являются: чувствительность к запуску, длительность формируемых импульсов и их стабильность, предельно достигаемая частота срабатываний. Ждущий режим работы блокинг-генератора с общим эмиттером создается с помощью дополнительной базовой батареи. Основной отличительной особенностью блокинг-генераторов по сравнению с другими генераторами прямоугольных импульсов (мультивибраторами) является возможность получения большой скважности выходных импульсов. Ждущий режим блокинг-генератора получается, если закрыть транзистор включением в цепь базы или эмиттера запирающего напряжения. Для формирования импульса с помощью ждущего блокинг-генератора необходимо на его вход подавать запускающие импульсы, амплитуда которых достаточна для открывания транзистора. Ждущие блокинг-генераторы отличаются друг от друга способами подачи запирающих напряжений и схемами запуска.

Содержание

Введение

1 Расчетная часть

1.1 Анализ технического задания

1.2 Разработка и расчет принципиальной схемы

1.3 Анализ устройства на ЭВМ

Выводы

Список литературы

Приложения

Введение

Несмотря на все более расширяющееся использование машинных методов схемотехнического проектирования современной электронной аппаратуры, в повседневной практике разработчикам электронных схем приходится вначале решать задачи приближенного расчета типовых узлов и устройств, а затем уточнять результаты расчета на ЭВМ или экспериментальным путем.

В данном курсовом проекте расчет блокинг-генератора также в начале будет производится без применения программного обеспечения, а затем схема моделируется на ЭВМ с целью проверки принятых решений и уточнения полученных результатов.

Таким образом, целью данного курсового проектирования является приобретение практических навыков конструирования электронных схем и опыта моделирования электронных схем на ЭВМ на примере разработки схемы ждущего блокинг-генератора с заданными в техническом задании параметрами.

1. Расчетная часть

1.1 Анализ технического задания

Транзисторный блокинг-генератор может быть использован как генератор импульсов почти прямоугольной формы сравнительно большой мощности, как делитель частоты следования импульсов и как формирователь импульсов, имеющих небольшую (2 - 5) скважность.

Выбираем схему блокинг-генератора на транзисторе с общим эмиттером, имеющим сравнительно низкую стабильность частоты колебаний, обеспечивающим получение импульсов с меньшей длительностью фронта и с плоской вершиной.

Базовое сопротивление RБ с целью повышения стабильности периода колебаний Т целесообразно включать между базой транзистора и отрицательным полюсом коллекторной батареи.

Выбираем коэффициент трансформации, от которого зависит емкость хронирующего конденсатора, разрядное сопротивление, максимальное напряжение на конденсаторе и длительность фронта импульса.

При получении импульсов с большой крутизной фронта коэффициент трансформации желательно выбирать оптимальным: для блокинг-генератора с общим эмиттером q=3ч5. Выбираем коэффициент трансформации равным 3. После выбора коэффициента трансформации выбираем трансформатор. При этом следует иметь в виду, что чем меньше индуктивность намагничивания Lm, тем большей будет емкость и тем большей будет стабильность частоты следования импульсов. Выбираем импульсный трансформатор типа ГХО.472.007 ТУ, количество витков коллекторной, эмиттерной и нагрузочной обмоток которого относится как 3:1:3

1.2 Разработка и расчет принципиальной схемы

Для выбранного трансформатора выполняется условие

фL=. (1.1)

Выбираем тип транзистора и напряжение источника питания ЕК. Транзистор должен обеспечить требуемую длительность импульса и иметь допустимое напряжение на коллекторе

Ек.доп=(1.1ч1.2)Um=Ек=10·1.2=12 (1.2)

Выбираем величину ограничительного коллекторного и эмиттерного сопротивлений. Эти сопротивления облегчают тепловой режим работы транзистора и стабилизируют длительность импульса. При малых ограничительных сопротивлениях на длительность и период следования импульсов значительно влияют параметры транзистора. Базовое и эмиттерное ограничивающие сопротивления обычно имеют величину 10 - 30 Ом, а коллекторное - до 100 Ом. Выбираем Rб=30 Ом, Rk=80 Ом.

Тогда в соответствии с формулами [1], имеем

r=q2(rб+r2+R2)=q2?R2=9?30=270 Ом; (1.3)

R'н=Rн?q2=150·9=1350; (1.4)

Общее сопротивление коллекторной цепи при насыщенном транзисторе и ограничительном коллекторном резисторе R1=0 полагаем равным

Rk=r1+rk+R1?R1=85 Ом; (1.5)

После выбора транзистора по заданным длительности импульса и длительности его фронта величина становится известной, где - время жизни не основных носителей (=5?10-6).После определения ограничительных сопротивлений r и Rk коэффициента q, а также индуктивности Lm первичной обмотки трансформатора (выбираем Lm=2 мГн для импульсного трансформатора из 7-го ряда), левая и правая части выражения

(1.6)

оказываются функциями только величины .

Для облегчения решения трансцендентного относительно величины tИ уравнения (1.6) перепишем последнее следующим образом:

, (1.7)

где

(1.8)

(1.9)

где =20, что составляет 70-80% от ( - коэффициент усиления тока базы)

(1.10)

Находим фL:

фL=,

По графику зависимости о() по известной величине находим =0.9, тогда ф=5.6·10-6

По формуле

при R=80 Ом определяем

Cб=

Сопротивление Rб необходимо рассчитать так, чтобы к моменту прихода очередного запускающего импульса конденсатор успевал разрядиться. Для этого необходимо выполнить условие

Напряжение базовой батареи при этом определяется по формуле

1.3 Анализ устройства на ЭВМ

Анализ работы схемы производился при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12. Как видно из осциллограмм, приведенных в приложении Б, так как базовый конденсатор имеет сравнительно большую емкость (свыше 20000 пФ) он заряжается в течение всей стадии формирования импульса, и импульс базового тока приобретает треугольную форму, что сказывается на формировании вершины выходного импульса (выходной импульс имеет трапецевидную форму, что видно на графике).

Выводы

Как показали расчеты и анализ работы смоделированной схемы на ЭВМ, спроектированный блокинг-генератор удовлетворяет требованиям технического задания. Такие параметры блокинг-генератора, как коэффициент нелинейных искажений, коэффициент полезного действия, напряжение шумов, а также некоторые другие параметры и характеристики в данном курсовом проекте не рассчитывались ввиду отсутствия соответствующих требований в техническом задании.

Во время работы над данным курсовым проектом были углублены знания по аналоговой электронике, в частности по блокинг-генераторам. Были приобретены навыки работы с программой Workbench, моделирующей работу электрических цепей.

Список литературы

1. Справочник по импульсной технике. Под ред.В.Н.Яковлева - Киев: «Техника», 1970, 656 с.

2. Глебов Б.А. Блокинг-генераторы на транзисторах - Москва: «Энергия», 1972,104 с.

3. Бочаров Л.Н. Расчет электронных устройств на транзисторах- Москва: «Энергия»,1978,208 с.

4. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем - Киев.: «Вища школа», 1983, 237с.

Приложение А

Рисунок 2 - Модель проектируемого блокинг-генератора.

Приложение Б

Рисунок 3 - Осциллограммы выходного и входного сигнала(красным - входной сигнал, черным - выходной сигнал).