Расчет источника питания

Построим источник питания на основе мостовой схемы с применением интегрального стабилизатора напряжения на микросхеме КР142 ЕН15А

Исходные данные:

U_пит = +-15В

n=10

I_н =(I_потрОУ + I_потрSTU)*n = (5+0,1)*10=50 mA

К_{п вых} = 0,1%

К_{п вх} = 67%

∆U_вх = 3В

f_n = 100 Гц

Определим входное напряжение с трансформатора:

U_вх = (U_пит + ∆U_ст)=(15+3)*2 = 36В

Подбираем трансформатор марки ТПП.

Определим параметры вентилей:

U_{в обр} = 1,57* U_вх = 1,57*36=56,52 В

I_{в пр} = 1,11* I_н = 1,11*50 = 55,5 mA

По данным параметрам подбираем диоды серии КД226А с параметрами:

U_обр =100В I _пр = 2А

Аварийный электрический режим:

Uвх≥±30 В, Iвых≥200 мА, Т≥70 °С.

Для T=+25 °С сопротивление резисторов R1 и R2 выбирают из следующих соотношений:

R₁ =0,6В/I^*_вых =0,6/0,05 = 12 Ом

R₂ = 0,55/ I_вых = 0,55/0,05 = 11 Ом

где I^*_вых и I_вых— выходные токи стабилизатора напряжения, при которых срабатывает защита от короткого замыкания по положительному и отрицательному выводам; Падения напряжения на этих резисторах выбираются для максимальной температуры работы ИС, а выходные токи срабатывания защиты от короткого замыкания — на 20% больше необходимого максимального выходного тока.

Резисторы R1, R2 могут быть исключены из схемы для уменьшения числа внешних элементов и снижения Uпд (выводы 4—5, 10—11 должны быть закорочены), при этом защита от короткого замыкания не обеспечивается.

В нашем случае чтобы защита не отрабатывала на номинальных значениях работы схемы ОУ резисторы R1, R2 выбираются меньшими для обеспечения работоспособности схемы. Принимаем R1=10 Ом, R2=9 Ом, что обеспечивает 20 % запас по выходному току.

При наличии сглаживающего фильтра входного напряжения (при отсутствии коммутирующих устройств между выходным конденсатором фильтра источника питания и микросхемой, приводящих к нарастанию входного напряжения, и длине соединительных проводников не свыше 70 мм) входной емкостью может служить выходная емкость фильтра, если ее значение не менее 1 мкФ для керамических и не менее 10 мкФ для алюминиевых конденсаторов. В остальных случаях необходимо подключать на вход конденсатор емкостью не менее 1 мкФ. Конденсаторы C1=С2≥1 мкФ, С3=С4≥0,01 мкФ, С5=С6≥1 мкФ. Рекомендуется выдерживать соотношения C5/C3=C6/C4=50:100;

Так как источник маломощный примем в качестве фильтра С - фильтр.

Рассчитаем емкость конденсатора:

Определим коэффициент сглаживания

q_c =К_{п вх}/К_{п вых} =67/0,1= 670

Из выражения q_c =2*π*f_n*R_н*C_ф выразим значение C_ф,

где R_н =U_вх/I_н = 36/0,05 = 720 Ом

C_ф = q_c/2*π*f_n*R_н = 670/2*3,14*100*720 = 1,4*10^-3 Ф = 1400 мкФ

Согласно рекомендациям подбираем к схеме конденсаторы:

С1=С2= 1 мкФ Комбинированный с фольговыми обмотками конденсатор, марки К73-17-63-1 5% U_раб = 63 В;

С3=С4= 3х22 мкФ Комбинированный с фольговыми обмотками конденсатор марки К73-11А-63-22 10% U_раб = 63 В

С5=С6 = 3х 470 мкФ Электролитический алюминиевый конденсатор марки К50-35-63-470 U_раб = 63 В

4. Дешифратор

Задание: Скомбинируем комбинационную логическую схему 4-х аргументов (х₀, х₁, х₂,х₃) реализующие функцию, заданную в таблице №1, используя элементы "И", "ИЛИ", "НЕ" с любым количеством входов.

N	Х0	Х1	Х2	Х3	F

Таблица №1

1) Составим уравнение СДНФ:

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _

F=Х₀Х₁Х₂Х₃+ Х₀Х₁Х₂Х₃+ Х₀Х₁Х₂Х₃+ Х₀Х₁Х₂Х₃+ Х₀Х₁Х₂Х₃

2) Составляем карту "Карно":

	Х0Х1	_ Х0Х1	_ _ Х0Х1	_ Х0Х1
Х2Х3
_ Х2Х3
_ _ Х2Х3
_ Х2Х3

3) Произведем объединение

4) Запишем МДНФ

_ _ _ _

F_min = Х₀Х₂Х₃+ Х₁Х₂Х₃+ Х₀Х₁Х₂

Далее строим минимизированную схему по принципу прямой.

Для построения схемы используем микросхемы:

155ЛН1 с шестью логическими элементами "НЕ"

155ЛИ1 с четырьмя логическими элементами "2И"

155ЛЕ4 с тремя логическими элементами "3ИЛИ-НЕ"

В виду того, что в промышленной электронике нет элементов "3ИЛИ", воспользуемся микросхемой 155ЛЕ4 с элементами "3ИЛИ-НЕ". Для получения необходимого нам результата инвертируем выход логическим элементом "НЕ", использовав свободный вход микросхемы 155ЛН1.

Смоделируем нашу схему и в генераторе слов запишем данные из таблицы:

Пошагово переключая значения на выходе генератора сов продемонстрируем работу нашей схемы:

Вывод: На рисунках наглядно видно как данная схема преобразует значения генератора слов в необходимую нам функцию F: 0110100101. Поставленная задача выполнена.

Заключение.

1. При проектировании усилителя, я ознакомился с методами расчетов параметров биполярного транзистора с использованием справочных данных, а также проектированию модели рассчитанного усилителя. Основными сложностями считаю расчет h-параметров транзистора для выбранного режима работы, т.к. данный расчет во многом зависит от расчета графоаналитическим методом по справочным ВАХ транзистора. При неверном расчете данных параметров работоспособность схемы при проектировании не гарантируется. В данном случае расчет был произведен верно, получен выходной сигнал заданной формы и получен неплохой коэффициент усиления схемы.

2. При проектировании генератора на ступенчато изменяемую частоту и плавную регулировку по амплитуде выходного сигнала был произведен расчет и выбор необходимого ОУ, а так же расчет цепи ПОС, ООС и схемы стабилизации. Основной сложностью при проектировании считаю то, что необходимо было подбирать опорный резистор R13 при настройке схемы, чтобы получить выходную синусоиду с минимальными искажениями.

3. Для спроектированного генератора необходим источник питания удовлетворяющий потребление тока ОУ-ем и схемы стабилизации. Был произведен расчет и подбор элементов схемы для источника питания. Основная сложность при проектировании источника питания - это подбор емкостей большого значения и требуемого рабочего напряжения. При выборе требовалось учитывать, что бы спроектированный источник не был слишком громоздким, т. к. требуемая емкость для С-фильтра набиралась из батареи конденсаторов.

4. При проектировании дешифратора на логических элементах позволил мне ознакомится со всеми типами наборов логики на микросхемах. А процесс минимизации реализуемой схемы позволил сократить количество используемых элементов, что приводит к удешевлению и уменьшению габаритов схемы, а так же потребление электрической энергии.

Библиография.

1. Лемехова И. И. Основы расчета и выбора элементов электронных схем: учебное пособие / И. И. Лемехова.- Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ-УПИ. -, 2005.

2. Лемехова И. И. Схемотехническое проектирование: учебное пособие. И. И. Лемехова.- Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ-УПИ. -, 2005.

3. Ткаченко Ф.А. Техническая электроника / Ткаченко Ф.А. - Минск: Дизайн-ПРО, 2002.

4. Прянишников В.А. Электроника: курс лекций / В.А. Прянишников. - СПб.: КОРОНА принт, 2001.

Дата добавления: 2015-05-06