Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом

Дисциплина: Технические
Тип работы: Курсовая
Тема: Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом

Федеральное агентство по рыболовству
Дальневосточный государственный технический
Рыбохозяйственный университет
Кафедра электрооборудование и автоматика судов.
Курсовой проект на тему:
«Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом.»
Выполнил:
Студент группы УЭМ-4
Коротков А. Г.
Проверил:
_______________
Владивосток
2008
Принципиальная схема и описание работы.
Усилители с релейным выходом широко применяются в электрических схемах автоматики, управления и защиты. На базе таких усилителей строят схемы нуль-индикаторов с мощностью
срабатывания нескольких десятков микроватт, схемы измерительных органов защиты, подключаемые к маломощным датчикам, и исполнительные элементы с выходной мощностью до нескольких
киловатт. Релейное действие этого усилителя проявляется в том, что при определенном изменении величины входного сигнала или его знака усилитель практически мгновенно переходит из одного
устойчивого состояния в другое. Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 1.
Она содержит два усилительных каскада на транзисторах
VT1,
VT2 работающих в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора
VT2 включена катушка малогабаритного электромагнитного реле Р1. Усилитель питается от источника постоянного тока через параметрический стабилизатор напряжения (стабилитрон
VD4 и резистор
R6).
Схема работает следующим образом. При отсутствии входного
сигнала транзистор
VT1 открыт и насыщен, а транзистор
VT2 закрыт, реле Р1 обесточено. Открытое состояние транзистора обеспечивается током в цепи базы через резисторы
R1 и
R3 от источника коллекторного питания Е
К . Транзистор
VT2 при этом находится в режиме отсечки, так как напряжение на его базе положительно относительно эмиттера и примерно равно напряжению смещения, которое задается диодом
VD2. Появление отрицательного входного сигнала (минус на базе транзистора) не приводит к изменению состояния транзисторов усилителя.
При появлении положительного входного сигнала появляется входной ток, уменьшающий
ток в цепи базы открытого транзистора
VT1. При некотором входном токе транзистор
VT1 переходит из режима насыщения в усилительный режим. В усилительном режиме уменьшение тока в цепи базы приводит к уменьшению тока в цепи коллектора транзистора, что
приводит к увеличению отрицательного потенциала на базе транзистора
VT2 и его отпиранию.
В момент переключения транзисторов действует положительная обратная связь (резистор
R3). Отпирание транзистора
VT2 приводит к уменьшению напряжения на его коллекторе, следовательно, уменьшается ток через резистор
R3 и ток в цепи базы транзистора
VT1. Этот процесс ускоряет запирание транзистора
VT1, что в свою очередь ускоряет отпирание транзистора
VT2, т.е. наступает лавинообразный процесс, приводящий практически к мгновенному насыщению транзистора
VT2. Положительная обратная связь обеспечивает релейный эффект. При уменьшении или исчезновении входного тока транзисторы усилителя переключаются в исходное состояние.
При запирании транзистора
VT2 на катушке реле Р1, обладающей индуктивностью, наводится ЭДС самоиндукции, которая, складываясь с напряжением коллекторного питания, может привести к пробою
транзистора. Для защиты от наводимых перенапряжений применяется цепочка
VD3,
R4. Появляющееся перенапряжение открывает диод
VD3 и ток реле Р1 при запирании транзистора
VT2 будет уменьшаться постепенно, замыкаясь через цепочку
VD3,
R4. Напряжение на транзисторе
VT2 в этом случае увеличится только на величину падения напряжения в этой цепочке.
Постепенное уменьшение тока в катушке Р1 при запирании транзистора
VT2 приводит к увеличению времени возврата реле, что не всегда приемлемо. Для уменьшения времени возврата реле увеличивают сопротивление резистора
Исходные данные, вариант №17:
=300 µ
A ± 10 %
-> 0.0003
A -> 0.00027:0.00033 А
=220
± 10%
-> 198:242 V
to = 203:343 K
-> -70:70 oC
Реле
8.4:14.4 V
Расчет
Начнем с выбора элементов схемы параметрического стабилизатора. Определяем напряжение надежного срабатывания реле Р1 , которое находится в пределах 0.7:1.2
т.е. 8.4:14.4
=12/320=0.0375 А.
Обеспечить эти параметры можно с помощью стабилитрона КС512А с номинальным напряжением стабилизации 12
Основные параметры этого стабилитрона приведены ниже.
мА
мА
= 1 Вт
R = 30
=100
>=50
мА.
мА.
<=0.5
мА.
5 мА.
<=0.2
мА.
мА.
<=1
мА.
5 мА.
<=0.
µA.
<=0.
µA.
<=0.
мВт.
t=213:298 K
Усилитель рассчитываем при номинальном напряжении коллекторного питания и температуре 298 К. Расчет начинаем с выходного каскада.
Для создания источника запирающего напряжения в цепи транзистора
выбираем кремниевый диод
VD2 КД102А.
Параметры диода:
= 250
= 0.1
= 0.1 µ
Выбираем прямой ток диода
VD2 2мА. И определяем прямое напряжение на диоде,
Равное
=0.8
V. при температуре 298 К. Тогда сопротивление резистора
R5=(Е
=(12-0.8)/0.002=5600 Ом.
Выбираем номинальное сопротивление 5.6 кОм. ±5%
Мощность рассеиваемая на резисторе учитывая максимальное коллекторное напряжение будет:
...

Забрать файл

Похожие материалы: