Теоретичні відомості та методичні вказівки до виконання завдань

У першому завданні розраховується однофазний випрямляч із згладжуючим фільтром.

Для вирішення завдання необхідно скористатися відомостями викладеними в літературі [1;2;3], довідковими даними про діоди, вказаним в [6] або [7], а також, послідовністю розрахунку, що рекомендується нижче.

Для того, щоб правильно виконати розрахунок випрямляча, необхідно знати, яким чином заданий фільтр визначає характер навантаження діодної групи випрямляча і тим самим змінює форму струмів і напруг випрямляча; це зрештою визначає розрахункові співвідношення і послідовність кроків розрахунку.

При роботі випрямляча на активно-індуктивне навантаження (у разі застосування і - фільтрів), форма кривої напруги на виході діодної групи двопівперіодного випрямляча не відрізняється від форми кривих на виході такої ж схеми при чисто активному навантаженні. Тому ефективна напруга вторинної обмотки трансформатора, максимальне зворотне напруга на діоді, коефіцієнт пульсації на вході фільтру розраховується по формулах, приведених в [1, табл. 22.1]:

Максимальна напруга на діодах в двопівперіодному випрямлячі з нульовим виводом (мал.1,а)

Максимальна напруга на діодах в однофазному нульовому випрямлячі (мал.1,б)

Коефіцієнти пульсації на виході двопівперіодного випрямляча з середньою точкою і мостового

= 0,67.

Значення струму вторинної обмотки трансформатора і максимального струму діода визначається співвідношенням:

для двопівперіодного мостового випрямляча:

де - постійна складова струму в навантаженні.

Приведені вище формули справедливі для ідеальних випрямлячів. Для реальних необхідно враховувати опір розсіяння трансформатора. У основу розрахунку випрямляча при активно-ємкісному навантаженні покладений зв'язок струму з кутом відсічення струму діода [2; 3]:

де - число, рівне 1 для однопівперіодного =2 для двопівперіодного випрямляча (схеми на мал. 1, 2 – двопівперіодні)

- постійна напруга на навантаженні;

- опір фази, що складається з опорів діода і трансформатора.

З останнього виразу при обліку, що виходить формула для визначення допоміжного коефіцієнта А:

По розрахованому коефіцієнту А і графікам для коефіцієнтів B, D, F, H (мал.5 а, б, в) можуть бути знайдені основні параметри випрямляча

для схеми мал. 1а

;

для схеми мал. 1б

;

для схем мал. 1а,б

Потрібне для розрахунку коефіцієнта А значення опору можна знайти в табл. 4, яка складена на основі дослідних даних.

Табл. 4.

, Вт	1 ÷ 10	10 ÷ 100	> 100
Ом	(0,08÷0,1)	(0,05÷0,09)	(0,06÷0,04)

де - потужність постійних складових в навантаженні

а) б)

в)

мал. 5. Графіки функцій D(F), B(A), F(A), H(A).

Далі рекомендується дотримуватися такої послідовності розрахунку:

1. По заданим значенням , або з урахуванням типу випрямляча, що розраховується, визначити величини , , , и середній струм діода .

2. Відповідно до набутих в розрахунку значень , і вибрати по довіднику тип діода і виписати його паспортні дані, врахувавши, що коефіцієнт запасу по струму і коефіцієнт запасу по напрузі .

3. Розрахувати коефіцієнт трансформації і ефективне значення струму .

4. Виконати розрахунок згладжуючого фільтру:

   1. для ємкісного фільтру визначити необхідну ємкість конденсатора по формулі , де Н – коефіцієнт, визначений з графіка Н(А), приведеного на мал. 5. в

   2. для індуктивного фільтру розрахувати значення індуктивності по формулі , де S – необхідний коефіцієнт згладжування, визначуваний з виразу (0,67 = Кп(1) – коефіцієнт пульсації по 1-ій гармоніці на вході фільтру, f_c = 50 Гц – частота мережі.

   3. для індуктивно-ємкісного фільтру повинна задовольняти умовам [1, 2, 3]

; ,

де S – необхідний коефіцієнт згладжування, визначуваний з виразу (0,67 = Кп(1) – коефіцієнт пульсації по 1-ій гармоніці на вході фільтру, f_c=50 Гц – частота мережі. При виборі параметрів фільтру необхідно дотримувати умову - ємкість фільтру, яка приймається рівній одиницям або десяткам мікрофарад.

5. Викреслити електричну схему випрямляча з фільтром і часові діаграми напруги і струмів: трансформатора , , діода , , виходу випрямляча та навантаження , .

У другому завданні розраховується підсилювач постійного струму.

Перед виконанням завдання слід вивчити матеріали, викладені в [1, с.150-158 і 2, с. 164-168]. З використанням вказаних матеріалів і параметрів ОП, приведених в додатку 1, може бути реалізована така послідовність розрахунку.

1. Вибирається значення опору в межах 10÷20 кОм.

2. Розраховуються наступні параметри:

1. значення із співвідношення для інвертуючого і для неінвертуючого підсилювача.

2. значення із співвідношення ;

3. вхідний опір підсилювача:

- для інвертуючого ОП ;

- для неінвертуючого ОП ;

- вихідний опір підсилювача

3. Будується передавальна характеристика підсилювача (см. пример побудови [1, мал. 2.41 або 2, мал. 12.2 і 12.3] ); при цьому верхня межа лінійної ділянки визначається із співвідношення

У третьому завданні розраховується схема мультивібратора або одновібратора.

Для виконання завдання необхідно вивчити теоретичний матеріал, викладений в [1, с. 187-194 або 2, с. 233-234 і 242-244].

Рекомендується використовувати таку послідовність розрахунку мультивібратора

1. По заданій величині вибирається тип ОП і виписуються з табл. 6 його параметри; (відповідним є ОП, у якого вихідна напруга більше потрібного ).

2. Розраховуються наступні параметри:

   1. допустиме значення суми опорів з умови обмеження вихідного струму ОП;

де - максимально допустимий струм використовуваного операційного підсилювача (див. додаток 1)

2. співвідношення з умови допустимого значення диференціальної напруги на ОП

3. опори резисторів і по знайдених значеннях суми і :

4. значення опору резистора з виразу для тривалості імпульсу :

де значення ємкості часозадавального конденсатора С при значеннях

може бути вибрано в діапазоні

5. Частота генерації визначається з виразу

6. Будуються часові діаграми вихідної напруги , напруги на конденсаторі , напруги на резисторі .

Послідовність розрахунку одновібратора приблизно та ж, що і розрахунку мультивібратора: пп.1-2 використовуються без змін, а при розрахунку опору використовується співвідношення (3.28) з [1, с.193] або

Для розрахунку часу відновлення стійкого стану - співвідношення (3.31) з [1, с.193] або

причому значення ємності С вибирається таким же, як і в п.5, а значення ємкості С1 приймається рівним 100 ÷ 200 пФ. Часові діаграми будуються для вихідної напруги , напруги на конденсаторі , і вхідного (пускового) імпульсу .

При розрахунку і викреслюванні електричних схем вибір типів і номіналів електрорадіоелементів рекомендується проводити, використовуючи довідники і довідкові дані приведені в дод. 2, 3.

­