Блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме

Министерство образования и наука Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Поволжский Государственный Технологический Университет

Кафедра ИВС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

"Электроника и Электротехника"

Блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме

Йошкар-Ола 2012

Аннотация

В данной пояснительной записке представлены схемы, расчетные формулы блокинг-генератора, работающем в автоколебательном режиме. В соответствии с заданием рассчитаны необходимые параметры схемы.

Техническое задание

Рассчитать схему блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, со следующими параметрами:

         сопротивление нагрузки R_Н = 5 кОм;

-        амплитуда выходных импульсов U_вых = +20 В;

         длительность импульсов t_u = 1 мкс;

         скважность q = 10;

Содержание

Техническое задание

Введение

1. Описание схемы устройства блокинг-генератора

2. Расчет схемы блокинг-генератора

2.1 Электрический расчет

2.2Выбор и обоснование элементной базы

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Электронная вычислительная техника - сравнительно молодое научно-техническое направление, но она оказывает самое революционизирующее воздействие на все области науки и техники, на все стороны жизни общества. Характерно постоянное развитие элементной базы ЭВМ, которая в настоящее время получила название схемотехники ЭВМ. Элементная база развивается очень быстро; появляются новые типы логических схем, модифицируются существующие. Существует множество различных логических ИС: логические элементы, регистры, сумматоры, АЛУ, дешифраторы, мультиплексоры, счетчики, делители частоты, триггеры, генераторы и усилители постоянного тока. Именно о них пойдет речь в данной работе.

1. Описание схемы устройства блокинг-генератора

Блокинг-генератор - это автоколебательная система, генерирующая кратковременные импульсы большой скважности. Схема блокинг-генератора представляет собой однокаскадный усилитель с глубокой обратной связью. Для обеспечения обратной связи используются импульсные трансформаторы.

Благодаря такой связи и высоким ключевым качествам транзистора блокинг-генератор, построенный даже на маломощном транзисторе, может генерировать мощные импульсы.

Импульсы блокинг-генератора обладают весьма короткими фронтами и могут иметь длительность от долей микросекунды до долей миллисекунды. Блокинг-генератор позволяет осуществлять трансформаторную связь с нагрузкой, что во многих случаях очень важно.

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

Рис.1. Принципиальная схема блокинг-генератора.

В цепь коллектора включена обмотка трансформатора, осуществляющая обратную связь с цепью базы транзистора путем включения в эту цепь обмотки.

Кроме того в цепь базы включены конденсатор С и резистор смещения R₁, величины которых определяют длительность рабочего импульса t_u и период автоколебаний Т.

Нагрузка R_н включена с помощью специальной обмотки трансформатора. На базу транзистора подано отпирающее напряжение.

генератор автоколебательный режим электрический

2. Расчет схемы блокинг-генератора

2.1 Электрический расчет

Выбираем тип транзистора, исходя из условий быстродействия и надежности.

а) Для обеспечения малых длительностей фронта и спада выходного импульса необходимо, чтобы:

 = 10 МГц

При выполнении этого условия величины  получаются порядка нескольких .

б) Допустимое напряжение на коллекторе транзистора U_{кб. доп} должно удовлетворять соотношению U_{кб. доп} ≥ (E_к + ∆ U_кm) (1 + n_б). Обычно значение n_б лежит в пределах 0,1 - 0,7.

Так как выброс сильно искажает форму выходного сигнала блокинг-генератора, то амплитуда выброса, как правило, не должна превышать 10-30% от амплитуды коллекторного напряжения:

_к = U'_вых = U_вых / n_u, т.е. ∆ U_кm = (0,1  0,3) U_к

Напряжение питания выбираем, исходя из равенства E_к = (1,1  1,2) U_к = (1,1  1,2) U_вых / n_и = 25 В.

Положим n_н = 1. Тогда U_{кб. доп} = (1,2 U_вых + 0,3 U_вых) 1,7 = 51 В. Исходя из полученных значений f_α и U_{кб. доп,} выбираем транзистор типа КТ803А, для которого I_кбо <= 50 мА, f_α = 10 МГц, U_{кб. доп} <= 60 В, I_{к. доп} = 5 А, C_к <= 250 пФ. Определим оптимальное значение коэффициента трансформации n_б = 0,4 из формулы:

Длительность фронтов  найдем по формуле:

Определяем сопротивление резистора R, приняв по внимание следующее:

а) Во время формирования импульса цепь резистора R должна мало влиять на ток в базовой цепи транзистора. Для этого необходимо, чтобы R >> r'_б.

б) Протекание обратного тока закрытого транзистора через резистор R не должно создавать заметного падения напряжения, т.е. R << E_б / (10 I_{КБO max}).

Положив E_б = 1 В, найдем, что величина R = 3 кОм удовлетворяет обоим условиям. При заданной скважности находим требуемую длительность паузы:

Проверим условие E_б >> I_КБ0maxR и положив ∆U_кт << E_б, определяем емкость конденсатора C из формулы:

Находим

Тогда, подключив добавочный резистор с сопротивлением R_д = 200 Ом, можно по формуле определить индуктивность трансформатора, необходимую для формирования импульса длительностью 1 мкс:

Проверим условие отсутствия влияния нагрузки на длительность импульса по формуле:

Таким образом, нагрузка мало влияет на длительность импульса.

Процесс формирования выброса импульса блокинг-генератора будет апериодическим, если выполняется условие

Определив С₀ = 20 пФ на основании формулы:

,

Длительность выброса

Для транзистора КТ803А такая амплитуда выброса недопустима, так как:

Следовательно, необходима цепь из диода Д_ш и резистора R_ш, уменьшающая амплитуду выброса до значения:

Вычислим допустимую амплитуду обратного выброса:

Максимальное сопротивление шунтирующего резистора найдем из формулы:

откуда R_{ш max} = 0,75 кОм.

Выбранный тип диода Д_ш должен удовлетворять условиям:

I_{д max} = I_{μ max} =  < I_{д. доп,}

| U_{д. доп} | > | E_к |.

Выбираем диод типа Д9Г.

2.2 Выбор и обоснование элементной базы

На основании приведенного выше расчета выбираем элементы (для схемы электрической принципиальной):

1) В качестве транзистора VТ1 был взят высокочастотный биполярный транзистор КТ803A, со следующими характеристиками:

·        Структура: n-p-n;

·        Граничная частота коэффициента передачи тока: 10 МГц;

·        Статический коэффициент передачи тока: 10-70;

·        Начальный ток коллектора не более: 5 мА;

·        Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер: 80 В;

·        Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 10 А;

·        Максимально допустима рассеивающая мощность коллектора: 60 Вт.

1) В соответствии с рассчитанной емкостью схемы, подбираем следующий конденсатор:

С₁ = К10-17-2-25 В-160 пФ±5%,

удовлетворяющий нашим требованиям и расчетам.

2) В соответствии с рассчитанными номиналами резисторов имеем:

R₁ = 2 кОм: МЛТ-0,125-2кОм±2%;

R₂ = 1 кОм: МЛТ-0,5-1кОм±2%;

R₃ = 16 кОм: МЛТ-0,125-16кОм±2%;

3) В соответствии с рассчитанным номиналом резистора нагрузки, в качестве диода VD1 выбираем диод:

= Д9Г ГОСТ 14342-75.

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была рассчитана схема блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, с заданными характеристиками:

         сопротивление нагрузки R_Н = 5 кОм;

-        амплитуда выходных импульсов U_вых = +20 В;

         длительность импульсов t_u = 1 мкс;

         скважность q = 10;

Были рассчитаны и проверены параметры данной схемы.

Список литературы

1.       Расчет импульсных устройств на полупроводниковых приборах.

2.       Под редакцией Агаханяна Т.М.: М, 1973.

.        Воронков Э.Н. Овечкин Ю.А. Основы проектирования усилительных и импульсных схем на транзисторах 1973.

.        Расчет электронных схем под редакцией Изъюровой Г.И.

.        Справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры.

.        Справочник полупроводниковые приборы транзисторы малой мощности. Под редакцией А.В. Голомедова. М: 1989

Приложения

ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ