Приклад розрахунку інвертуючого підсилювача на ОП

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Вихідні дані:

R₁ = 1кОм,

R₃ = відсутнє,

R₄ = 2кОм,

U₁ = 0,15В,

U₃ = -3В

З аналізу вихідних даних видно, що це інвертурюючий підсилювач, схема, якого наведена на рис. 1.2.

Рис.1.2

Необхідно визначити

· Опір резистора R₃,

· величини струмів I₁, I₃, I₄,

· коэфіцієнт підсилення K_u,

· правильність позначених напрямків протікання струмів,

· тип и потужність резисторів каскаду

Коефіцієнт підсилення по напрузі маємо

Оскільки потенціал інвертуючого входу ОП для схеми інвертуючого підсилювача дорівнює нулю, маємо

За першим законом Кірхгофа I₃ = I₁ =0,15мА і напрямок його протікання також вказан вірно.

Очевидно, що I₄ =U₃/R₄ = -3/2=-1,5мА і напрямок його протікання є зворотним до вказаного.

Електрична принципова схема інвертуючого підсилювача з параметрами, отриманими за даними розрахунку і побудованого на ОУ 1140УД7, наведена на рис. 1.3.

Потужніст , що виділяється в резисторах підсилювача, становить

Отже

P_R1 = 1*10³ (0, 15*10^-3)²= 2, 25*10^-5Вт

P_R3 = 20*10³(0, 15*10^-3)²= 4, 5*10^-4Вт

P_R4 = 2*10³(0, 15*10^-3)²= 4, 5*10^-3Вт

Рис.1.3.

ЗА табл. 2. Додатка вибираємо резистори типу С2-33 з номінальною потужністю 0,125 Вт.

Контрольні запитання

· Поясніть різницю між інвертируючим підсилювачем та неінвертуючим.

· Чому ОП неможливо використовувати без зворотного звязку.

· Можна застосовувати ОП для підсилювання сигналів напруги змінного струму від дво-та обнополярного джерела живлення.

· Порівняйте складність розрахунку підсилюючого каскаду на ІМС ОП і на транзисторе с СЕ.

Завдання №3

Побудова комбінаційних логічних пристроїв

Мета роботи

Метою роботи є набуття навиків реалізації логічних функцій та аналізу роботи логічних комбінаціїних пристроїв.

Теоретичні положення

Для виконання роботи необхідно знати основні елементарні логічні функції та елементи, що іх реалізують, а також принципи реалізації та аналізу роботи складних комбінаційних пристроїв

Вихідні дані

Вихідними данними при реалізації комбінаційного пристрою є логична функція, що її повинен реалізувати пристрій та набір логічних елементів, на яких він повинен бути побудований.

У даній роботі необхідно побудувати комбінаційний логічний пристрій, що реалізує логічну функцію, яка має такий загальний вигляд:

y = f₁[f₂(а₁,а₂), f₃(а₃,а₄)],

де: f₁, f₂, f₃ – елементарні логічні функції (вважаємо заданими і елементи, що їх реалізують).

а₁,а₂,а₃,а₄ – логічні змінні

Варіанти вихідних даних наведені у табл. 2.1.

Варіант обираеться за номером залікової книжки. Останні цифри залікової книжки 32.

Из колонки 3 имеем

а₁= х₁, а₂ = х₂,

а₃ = 0, а₄ = х₃

Из колонки 2 - f₁ = И-НЕ, f₂ = И-НЕ, f₃ = ИЛИ-НЕ.

Отже функція, яку треба реалізувати, має вигляд

________________

_______

________ ___

У = Х₁*Х₂ *(0 +Х₃)

Приклад побудови та аналізу роботи комбінаційного пристрою

Вихідні дані

· Нехай

(зверніть увагу,що змінна а₃ = 0 – є константою нуля).

· При побудові пристрою можно застосовівати двовходові логічні елементи 2І, 2АБО, І-НЕ, 2АБО-НІ и инвертора НІ.

· На входи пристрою надходят лише прямі сигнали вхідних змінних, тобто х₁, х₂, х₃ .

Необхідно:

· Побудувати схему комбінаціоного пристрою, що реалізує задану логічну

функцію

· Скласти таблицю істинності заданої функції

· Побудува часові діаграми роботи комбінаційного пристрою

Порядок виконання роботи

Спочатку спростимо запропоновану до реалізації функцію

· Оскільки а₃ = 0, то

То маємо

у = х₁* х₂*х₃, зрозуміло, що комбінаційний пристрій, що реалізує цю функцію,буде більш простішим, ніж той, що реалізує задану функцію.

Аналіз отриманої логіческої функції показує, що для реалізації потрібні такі логічні елементи:

Два інвертора для інверсії змінни х₁, х₃

Два элемента 2І-НІ для реализации функции у = х₁* х₂ и

f₁= f₂* f₃

Логічна схема комбінаціїного пристрою, що реалізує функцію має вид, рис. 2.1.

Рис.2.1

Таблиця істинності логічної функції наведена у табл. 2.1

Наведеним у табл. 2.1 данним відповідають часові диаграми, зображені на рис.2.2.

Рис.2.2.

Контрольні запитання

· У чому полягає необхідність мінімізації ллогічних функцій, шо повині бути реалізовані комбінаційними пристроями.

· Яким чином проводиться мінімізація логічних функцій, коли вона складна.

· Назвить основні закони алгебри логіки..

Завдання №4

Розрахунок однофазного регулятора змінної напруги

1. Мета розрахунку.

Метою даної роботи є набуття навиків розрахунку тиристорних регуляторів змінної напруги

2. Теоретичні відомості, необхідні для виконання розрахунку

Для виконання розрахунку необхідно знати принцип дії та основні параметри тиристорів, а також принцип дії та методику розрахунку регуляторів напруги змінного струму на тиристорах .

Вихідні дані.

Вихідними данними для розрахунку є:

· U_п, В - діюче значення напруги мережи живлення,

· F_п, Гц - частота мережи живлення,

· R_н, Ом - опір навантаження,

· α в градусах электрических – кут керування тиристорів,

· U_с, В - напруга джерела живлення системи керування тиристорами.

Варіанти вихідних даних наведені в табл. 1.

3. Приклад розрахунку однофазного регулятора напруги

Вихідні дані.

Виконаємо розрахунок регулятора, схема якого наведена на рис. 1.

Вихідними даними є:

· U_п, = 380В - діюче значення напруги мережи живлення,

· F_п, =50Гц - частота частота мережи живлення,

· R_н, =7,5Ом - опір навантаження,

· α =45⁰ в градусах электрических – кут керування тиристорів,

· U_с, =12В - напруга джерела живлення системи керування тиристорами.

· Охолодження тиристоров повітряне природне,

· Температура оточуючого середовища 25⁰С

· Рекомендується застосувати тиристори типа Т10.

Рис.1

Необхідно визначити

· Параметри тиристора,

· Режими работы силової схеми регулятора (струм, напруги, коефіціент форми струму навантаження),

· Залежності діючої напруги на навантаженні, середнього струму тиристора та коефіціента форми струму тиристора від величини кута керування (представити графікі).

· Втрати потужності в тиристорах та ступінь їх перегріву.

Порядок розрахунку

Знайдемо необхідні значення параметрів тиристоров.

Амплітуда зворотної напруги на тиристорах.

где К_з – коефіціент запасу, враховує можливі перенапруги (за звичай

приймають К_з = 1,25).

Знайдемо значення середього та амплітудного струмів, що протікають через тиристор.

Для будь-якої величини кута керування величину середнього струму можно знайти за

формулой

При цьому максимальне значення струму, на яке повинен бути розрахованй тиристор, відповідає α = 0. Тоді

Выбираємо тиристори, що віповідають вимогам

U_п > U_а,, I_гр> I_а,

де U_п - допустима напруга на тиристорі, що повторяюється,

I_гр – среднеє значення допустимого граничного струму тиристора із повітрянним охлоджуванням.

Із табл. 3 додатка, обираем тиристори типа Т10 – 80 , що мають параметри:

U_п=700В>669,75В

I_г0 =25А>22,75А

Вмикаючий струм керування I_у=0,15А,

Вмикаючая напруга керування U_у=4В,

Порогова напруга U₀=1,02В,

Динамічний опір у відкритому стані R_дин.=1,7*10^-3Ом,

Встановленний тепловий опір R_т=3,4⁰С/Вт

Знаходимо середнє значення струму через тиристор при заданому значенні кута керування

З допомогою отриманих результатів будуємо залежність значень середнього струму від кута керування. Результати розрахунків зведені у табл. 4.2 и графіки на рис.4.1.

Знайдемо значення діючого струму тиристора для α=45⁰.

Користуючись формулой для струму знаходим вираз для коефіцієнта форми струму тиристора

Рис.2.

Знайдемо залежність коэфіцієнта форми струма при різних значеннях кута керування, данні зведені у табл. 3. та за її значеннями побудуємо графік рис.3.

Знаходимо діючє значення струму навантаження для кута керування α=45⁰, використовуючи результати розрахунку пп. 4.7.3.

I_н=√2*34,15=48,15А.

Знайдемо вираз для розрахунку діючого значення напруги на навантаженні залежно від куте керування .

Для α=45⁰ з урахуванням значення діючого значення струму навантаження маємо

U_н = 48,15*7,5 = 361,13В

Рис.3.

За знайденими виразами знаходимо залежність діючої напруги на навантаженні регулятора від кута регулювання. Результати зводим у табл.4., та графік на рис. 4.

Рис.4

Аналізуючи графікі рис. 4. можна дійти висновку, що наибільш эффективніше регулювання величини напруги на навантаженні тиристорного регулятора має місто при значеннях кута керування від 30⁰ до 150⁰.

Знайдемо потужність, що віддається у навантаження при заданому значені кута керування (45⁰). Математичний вираз для лінійної апроксимації робочої ділянки вольт-амперної характеристики тиристора має вигляд

u_т = U₀ + i_тR_д, де - u_т – миттєві значення напруги на тиристорі.