Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Системи управління і автоматики
Кафедра:
Автоматики та телемеханіки
Інформація про роботу
Рік:
2002
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Елементи дискретних пристроїв автоматики
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНЗИСТОРНОГО БЛОКІНГ-ГЕНЕРАТОРА
ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи №4
з курсу
"ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ"
для студентів спеціальності 7.091401
"Системи управління і автоматики"
усіх форм навчання
Затверджено
на засіданні кафедри
автоматики та телемеханіки
Протокол № від
Львів 2002
Дослідження транзисторного блокінг-генератора з курсу "Елементи дискретних пристроїв автоматики" для студентів спеціальності “Системи управління і автоматики” усіх форм навчання / Укл. О.С.Вітер, В.Б.Дудикевич, В.М.Максимович – Львів: НУ(ЛП(, 2002, 9с.
Укладачі: О.С.Вітер, канд. техн. наук, доц.,
В.Б.Дудикевич, докт. техн. наук, проф., В.М.Максимович, канд. техн. наук, доц.
Відповідальний за випуск: І.М.Ковела, к.т.н., доц.
Рецензенти: З.Р.Мичуда, З.М.Стрілецький кандидати техн. наук, доценти
1. МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є ознайомлення з принципом роботи і основними особливостями найпростішого блокінг-генератора, основними розрахунковими співвідношеннями і впливом окремих елементів на основні його параметри – частоту генерації, тривалість імпульсів і його стабільність.
2. ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП
Блокінг-генератор є неінвертуючим трансформаторним підсилювачем, вихід якого замкнений на вхід. З допомогою блокінг-генератора можна отримати імпульси, які за формою є близькими до прямокутних, а за амплітудою рівними напрузі джерела колекторного живлення. При наявності третьої підвищуючої обмотки трансформатора можна отримати імпульси з амплітудою більшою за напругу .
Шпаруватість імпульсів блокінг-генератора може змінюватись в межах від декількох одиниць до декількох тисяч. Транзисторні блокінг-генератори генерують імпульси з тривалостями від декількох часток мікросекунди до декількох десяток і сотень мікросекунд. Максимальна тривалість імпульсів залежить від індуктивності намагнічування трансформатора і ємності хронуючого конденсатора, а мінімальна – в основному визначається постійною часу транзистора.
Транзисторний блокінг-генератор може бути використаний як генератор імпульсів майже прямокутної форми порівняно великою потужності, як дільник частоти надходження імпульсів і для інших цілей.
В блокінг-генераторі на транзисторі із спільним емітером (рис. 1а) здійснюється позитивний зворотний зв’язок між колектором і базою, а хронуючий (часозадаючий) конденсатор включений в коло бази транзистора. Базовий резистор в схемах з транзистором типу p-n-p для підвищення стабільності частоти коливань необхідно включити між базою транзистора і негативним полюсом колекторної батареї (рис. 1а). Такий генератор називають блокінг-генератором з негативним зміщенням.
Резистор включають для обмеження максимального значення струму колектора при генеруванні імпульсів з порівняно малою шпаруватістю, для зменшення залежності часових параметрів імпульсів від напруги джерела живлення і параметрів транзистора, для зменшення струму намагнічування трансформатора і, таким чином, після-імпульсного викиду напруги на базі і колекторі транзистора (рис. 1б). На резисторі формується імпульс майже прямокутної форми без після-імпульсного аперіодичного викиду. При великій шпаруватості імпульсів, коли середня потужність, що розсіюється транзистором, мала, для обмеження струму резистор можна і не включати. В порівняно потужному блокінг-генераторі для обмеження потужності, що розсіюється транзистором, і стабілізації тривалості імпульсу в коло бази доцільно включати невеликий (до 50 Ом) опір.
Слід мати на увазі, що при відсутності в колах електродів транзистора блокінг-генератора спеціально включених резисторів роль обмежувальних опорів незначної величини виконують активні опори обмоток трансформатора, а також і часозадаючий конденсатор. При переході транзистора в режим насичення і збільшенні його струмів постійна заряду кола часозадаючого конденсатора стає сумірною з тривалістю фронту імпульсу. Тому під кінець стадії формування фронту імпульсу, коли струми транзистора досягають максимальних значень, часозадаючий конденсатор виявляється зарядженим до деякої напруги , а максимальні струми транзистора будуть меншими тих значень, які були б при . Описана залежність максимальних струмів транзистора від ємності часозадаючого конденсатора виявляється тим більшою, чим менша ємність конденсатора і чим більша постійна часу транзистора .
Розглянемо принцип роботи транзисторного блокінг-генератора. Нехай транзистор відпирається. Внаслідок глибокого позитивного оберненого зв’язку базова напруга від’ємної полярності і, отже, базовий струм різко збільшуються, викликаючи перехід транзистора в режим насичення. Лавинний процес, що пов’язаний з формуванням фронту імпульсу, при цьому припиняється і починається формування вершини імпульсу напруги на колекторі транзистора.
Хронуючий конденсатор через малий вхідний опір насиченого транзистора відносно швидко заряджається до напруги, що діє на базовій обмотці трансформатора. Струм бази при цьому зменшується майже до нуля, а коло бази виявляється практично розірваним. При зменшенні струму бази зменшується струм колектора (рис. 2). В подальшому струм колектора транзистора наростає по закону експоненти з постійною часу, що визначається індуктивністю намагнічування трансформатора, який працює тепер в режимі холостого ходу, і опором в колекторному колі.
Час розсмоктування надлишкових носіїв залежить від швидкості наростання струму колектора і швидкості рекомбінації. Коли при збільшенні струму колектора надлишковий заряд в базі зникає, транзистор перейде в активний стан. Величина заряду в базі при цьому відповідає стану транзистора на межі насичення. Формування вершини імпульсу на цьому закінчується. Струм колектора при переході транзистора в активний режим починає зменшуватись, викликаючи зменшення потенціалу колектора і підвищення потенціалу бази. В цей час відбувається лавинний процес запирання транзистора і пов’язане з цим формування зрізу імпульсу.
На рис.2 представлені осцилограми імпульсів колекторного і базового струмів при різних ємностях хронуючого базового конденсатора. При малій ємності час заряду базового конденсатора складає невелику частину тривалості імпульсу (рис. 2а). При великій ємності конденсатор заряджається на протязі всієї стадії формування імпульсу, а імпульс базового струму стає трикутної форми (рис. 2б). Після-імпульсний викид базового струму від’ємної полярності в обох випадках формується в результаті швидкого розсмоктування носіїв при зворотному блокінг-процесі.
Найбільш практичний інтерес блокінг-генератор викликає як генератор імпульсів порівняно малої тривалості, що залежить не тільки від параметрів схеми, але й від параметрів транзистора. Визначення тривалості імпульсу в цьому випадку зводиться до знаходження часу, на протязі якого відбувається заряд конденсатора до напруги, що є близькою до максимальної, і часу, на протязі якого відбувається розсмоктування надлишкового базового заряду.
Розрахунок блокінг-генератора
Розрахунок блокінг-генератора виконується за наступним технічним завданням:
а) амплітуда імпульсу ;
б) тривалість імпульсу ;
в) тривалість фронту ;
г) період повторення імпульсів ;
д) діапазон зміни температури ;
е) нестабільність періоду повторення ;
ж) навантаження.
1. Вибір напруги джерела живлення :
. (1)
2. Вибір коефіцієнта трансформації n.
Для того, щоб отримати максимальну крутизну фронту вибирають величину коефіцієнта трансформації в межах n = 1,5(4.
3. Вибір транзистора.
При виборі транзистора повинні виконуватись наступні умови:
а) для надійної роботи необхідно виконати умову нерівності
; (2)
б) частотні властивості транзистора повинні забезпечувати одержання заданої тривалості фронту:
. (3)
4. Розрахунок індуктивності L імпульсного трансформатора.
Чим менша індуктивність, тим швидше наростає колекторний струм. Щоб до кінця імпульсу колекторний струм не перевищив максимального значення, необхідно виконати умову
. (4)
5. Розрахунок хронуючої ємності :
. (5)
6. Розрахунок опору .
Величину визначимо за заданим періодом повторення:
. (6)
7. Перевірка умови температурної стабільності.
Визначаємо відносну температурну нестабільність періоду повторення імпульсів:
, (7)
де - максимальне значення початкового струму колекторного переходу при максимальній температурі.
3. ЗМІСТ РОБОТИ
1. За завданням викладача розрахувати блокінг-генератор за схемою із спільним емітером (вихідні дані – тривалість імпульсу, період коливань, амплітуда вихідного імпульсу, величина навантаження).
2. Дослідити вплив різного за величиною навантаження на характер вихідних імпульсів. Зарисувати осцилограми в основних вузлах схеми при різних навантаженнях. Пояснити, в чому вони відрізняються.
3. Дослідити вплив діода і навантаження на характер вихідних імпульсів. Зарисувати осцилограму.
4. Дослідити вплив базового опора на частоту генерації блокінг-генератора. Порівняти характер напруги на базі транзистора при різних опорах в базі.
5. Дослідити вплив базової напруги на частоту блокінг-генератора. Порівняти характер напруги на базі транзистора при різних зміщеннях. Пояснити отримані результати.
6. Дослідити вплив ємності на частоту блокінг-генератора. Зарисувати осцилограми напруг на базі транзистора при різних її значеннях.
7. Переконатись в зменшенні термостабільності при зменшенні напруги джерела зміщення і збільшенні перезарядного (базового) опору. Пояснити цей вплив. Вказати шляхи підвищення термостабільності.
4. ВКАЗІВКИ ДО ЗВІТУ
Звіт повинен містити.
1. Назву і мету роботи.
2. Технічне завдання.
3. Електричну схему, що досліджується, і короткий опис принципу її роботи.
4. Необхідні розрахунки.
5. Результати експериментальних досліджень.
6. Короткі висновки до роботи.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Свечников Р.М., Сергеев Н.К., Трегуб Н.К. Импульсные схемы на полупроводниках и ферритах. Москва, 1972 г.
2. Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства. Учебник для вузов. М., Связь, 1973.
3. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч. 1. Электронные устройства информационной автоматики: Учебник/ Под общ. ред. А.А.Краснопрошеной.-К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.
Навчальне видання
ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНЗИСТОРНОГО БЛОКІНГ-ГЕНЕРАТОРА
ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи №4
з курсу
"ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ"
для студентів спеціальності 7.091401
"Системи управління і автоматики"
усіх форм навчання
Укладачі: Олександр Сергійович Вітер
Валерій Богданович Дудикевич Володимир Миколайович Максимович
Редактор
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора