Перетворювач індуктивність-напруга (стр. 3 из 5)

МГц гранична частота

Діапазон робочих температур=(45-70)

С

2.4 Попередній розрахунок первинного перетворювача

Визначимо діапазон зміни індуктивності :

D=

; (10)

D=

=1000

Таким чином виникає потреба розбити на під діапазони діапазон зміни індуктивності.

D1=

; (11)

D1=

=32

D2=

; (12)

D2=

=32

Виконавши зрівноваження моста для Lmax визначимо номінали елементів.

Проведемо розрахунок опору індуктвності:

(13)

(14)

Таким чином для того щоб на виході перетворювача напруга була завжди додатня необхідно і достатньо щоб L2=L1max.

Задамося R₅ = R₆ =1кОм

Напруга на виході перетворювача розаховується наступним чином:

(15)

Оскільки міст для максимального значення ємності зрівноважений, то

В.

Суматор виконано на основі ОП, саме тому необхідно провести вибір ОП. Таким чином для операційного підсилювача:

Виберемо ОП К547УД1

Основні параметри:

нА вхідний струм

В максимальна вихідна напруга

Ом вихідний опір

МГц гранична частота

Діапазон робочих температур=(45-70)

С

2.5 Попередній розрахунок підсилювача потужності

В якості підсилювача потужності використаємо підсилювальний каскад такий, як комплементарний емітерний повторювач.

Розрахуємо потужність на виході даного каскаду.

Початкові дані:

30В, Rн=5 Ом

І_max =

(16)

І_max =

Розрахуємо максимальну вихідну потужність:

Р_max=U_max I_max; (17)

Р_max =30 6=180 (Вт)

Оскільки використовуємо комплементарне включення то потужність на виході одного транзистора зменшується у двічі. Таким чином для транзистора:

Р_max=U_max I_max/ 2 (18)

Р_max =90 (Вт)

За даними параметрами з довідника оберемо транзистор 2Т818Б типу NPN.

Основні параметри транзистора:

Тип	Pкmax,Вт	Ікmax, A	Uкеmax, B	h21emin/max	fгр,МГц	Uеб0max, В	Кп р, дб
2Т818Б	100	15	60	20	3	5	25

2.6 Попередній розрахунок підсилювача напруги

У якості підсилювача напруги використаємо підсилювальний каскад за схемою зі спільним емітером на основі біполярного транзистора.

Розрахуємо коефіцієнт підсилення за напругою:

(19)

Це є досить велике підсилення і тому проведемо попереднє підсилення у 100 разів за допомогою підсилювача на ОП.

Проведемо вибір ОП.

Оскільки підсилення виконуємо до величини 7,8В, то

Виберемо ОП К574УД2Б

Основні параметри:

нА вхідний струм

В максимальна вихідна напруга

Ом вихідний опір

МГц гранична частота

Діапазон робочих температур=(45-70)

С

Оскільки частота вихідного сигналу 100 кГц, то гранична частота транзистора

.

Оскільки підсилення, що виконує ПП по потужності К_Upmin=25дб=300, то максимальна потужність що розсіюється на колекторі транзистора не повинна бути меншою за Р_к

Оскільки

К_пр=25дб=300,

то Р_вх=

; (20)

Р_вх=

Р_к=Р_ПП (21)

Р_к =300мВт.

І_кмах =

КТ3107А –

=45В

=100мА

=300мВт

=12Пф

2.7 Розробка детальної структури схеми

Рисунок 8 – Детальна структурна схема

На рисунку 8 – детальна структурна схема, в якій:

АМВ – автоколивальний мультивібратор, використовується для того, щоб сформувати імпульси з напругою 5В та частотою 100кГц. Оснований на К547УД1- живленні моста.

ПП – первинний перетворювач, призначений для перетворення індуктивності у напругу. Схема віднімання основана на ОП К547УД1. Межі вихідної напруги 0...78мВ.

ПН – підсилювач напруги, призначений для підсилення величини вихідного сигналу по напрузі до 30В. Таким чином на виході даного каскаду отримуємо напругу 0...30В. Оскільки у процесі розрахунків було розраховано, що коефіцієнт підсилення даного каскаду є досить високим, то було прийняте рішення додати каскад підсилення напруг на ОП, який би здійснював попереднє підсилення вихідного сигналу у 10 разів і розмістити його перед каскадом на БТ. У якості ОП використано ОП К574УД2Б Підсилювач на БТ оснований на БТ КТ3107А.

ПП – підсилювач потужності, використовується для забезпечення потужності на навантаженні. Оснований на БТ 2Т818Б, 2Т817Б.

Закінчивши попередню розробку структурної схеми, маємо схему, розбиту на декілька каскадів, внаслідок чого, для кожного з каскадів зроблений попередній розрахунок. Тобто визначені динамічні діапазони, коефіцієнти підсилення, максимальні значення струмів, напруг, потужностей, вибрані згідно розрахункам операційні підсилювачі, транзистори.

Принцип роботи перетворювача заключається у наступному. АМВ проводить генерацію імпульсів з напругою 5В та частотою 100кГц. Згенеровані імпульси потрапляють на міст, який зрівноважений для максимального значення індуктивності і у такому стані на виході підсилювача отримуємо напругу таку маленьку, що умовно визначаємо її як нульову. Коли змінна індуктивність змінює своє значення міс виходить з рівноваги у на виході перетворювача отримуємо напругу, що є різницею напруг на різних вузлах моста. Дана напруга є досить низькою і виникає необхідність її підсилення по напрузі та стабілізації та підсилення по потужності, саме тому у схемі і використовуємо підсилювачі напруги та потужності.

3 Електричні розрахунки

3.1 Електричний розрахунок підсилювача потужності

Електричний розрахунок виконуємо за допомогою електричної принципової схеми , яка зображена на рисунку 9.

Рисунок 9 – Схема ПП електрична принципова

Вхідні дані:

Транзистори 2Т818Б, 2Т817Б.

=100Вт

=15А

=60В

U_мах =30 В

Р_вх=300мВт

Р_вих=180Вт

Оберемо напругу живлення

Задаємося

З вихідних характеристик транзисторів:

при