Курсовая: Формирователь импульса тока для запуска лазера - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Формирователь импульса тока для запуска лазера

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 636 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

17 Содержание За дание 2 Содержание 3 1. Принц ип действия устройства 4 1.1. Принцип действия схемы формирователя 4 1.2. Принцип работы таймера 555 в схеме одиночного запу ска 5 2. Эскизный расчет 7 2.1. Эскизный расчет схемы формирователя 7 2.2. Эскизный расчет схемы с таймером 9 3. Выбор элементов и компонентов схемы 11 4. Детальный расчет 13 4.1. Каскад Дарли нгтона 13 4.2. Операционный усилитель и схема с транзистором VT 1 13 5. Принципиальная схема устройства 14 6. Анализ качества работы устройства 15 7. Эскиз размещения элементов и компонентов 16 8. Определение основных массогабаритных показате лей 17 9. Список использованной литературы 18 Принцип д ействия устройства 1.1. Принцип действия схемы формирователя Устройство состоит из операционного усилителя, каскада Дарлингтона и т ранзистора VT 1, сменой режимов которого управляет таймер 555. Транзистор VT 1 большую часть времени находит ся в режиме насыщения, когда из таймера в его базу втекает ток определенн ой величины. В этом состоянии VT 1 работает как низкоомный резистор, понижается потенциал базы VT 2, и отключается отри цательная обратная связь, образованная каскадом Дарлингтона ( VT 2, VT 3) и резистором R 1. При запуске таймера 555, на некоторое время (а точнее н а 10 мс, по условию задания) потенциал его выхода понижается. При этом транз истор VT 1 переходит в р ежим отсечки. Сопротивление перехода коллектор-эммитер возрастает до н ескольких мегаом. Вслед за этим повышается потенциал базы VT 2, открывается отрицательная об ратная связь. При работе операционного усилителя в этом режиме соблюдается принцип в иртуального нуля. Следовательно, на резисторе R 1 будет падать напряжение U вх. Задав определенный н оминал этого резистора, получаем требуемый ток нагрузки. Транзисторы, входящие в каскад Дарлингтона, работают в линейном режиме. Резистор R 2 замыкает п о цепи отрицательной обратной связи VT 2. Это необходимо для стабилизации рабочей точки всего к аскада. R 3 ограничивае т выходной ток усилителя, когда VT 1 работает в режиме насыщения и практически весь этот ток тече т через него. Таким образом, схема представляет собой генератор стабильного тока: вел ичина тока нагрузки зависит только от номинала R 1 и напряжения питания E п и практически не зависит о т R н. 1.2. Принцип работы таймера 555 в схеме одиночного запуска Длительность импульса зависит от параметров элементов, входящих в схем у одиночного запуска таймера 555. Рассмотрим эту схему. Внутри микросхемы таймера расположен резистивный делитель, к которому подключены два компаратора. Эти компараторы управляют работ ой самого таймера. При подаче низкого уровня сигнала (меньшего 1/3 * E п2 ) на вход запуск, компаратор, подключенный ко входу S RS -триггера, на выходе образует значение напряжения л огической единицы. Считаем, что в первый момент времени конденсатор Ct разряжен. Тогда второй компара тор образует на входе R логический ноль. Триггер переходит в единичное состояние. На его инверсном выходе напряжение падает до логического уровня нуля. Тран зистор запирается и происходит зарядка конденсатора Ct через резистор Rt . Конденсатор заряжается до тех пор, пока потенциал верхней обкладки не до стигнет величины 2/3 E п2 . Далее – верхний компаратор сформирует сигнал и RS триггер перейдет в с остояние нуля. Транзистор, управляющий работой конденсатора, будет рабо тать в режиме насыщения, и, по сути дела, произойдет разрядка Ct через переход коллектор-эммит ер 20-25 Ом. Сопротивление Rt выби раем несколько кОм, чтобы сопротивления перехода коллектор-эммитер нас ыщенного транзистора было пренебрежимо меньшим. На выходе таймера поставлен логический инвертор ТТЛ - серии. Он формируе т низкий уровень сигнала для закрытия транзистора VT 1 в период действия импульса та ймера. 2. Эскизный расчет 2.1. Эскизный расчет схемы фор мирователя Для начала рассмотрим работу устройства в период ф ормирования импульса, когда транзистор VT 1 работает в режиме отсечки, включая обратную связь. Принцип виртуального нуля, который выполняется, поскольку операционны й усилитель охвачен обратной связью, создает на резисторе R 1 падение напряжения, равное вхо дному U вх. Зная максим альное значение тока нагрузки I н = 50 A при U вх=10 В, получаем точное значение резистора R 1: R 1 = U вх max / I н max = 10 В/ 50 А = 0.2 Ом При работе устройства, транзисторы VT 3 и VT 2, входящие в каскад Дарлингтона, работают в активном режиме. При этом на ба зе транзистора VT 3 созд ается напряжение, большее U вх на величину лыжи открытого диода база-эммитер. Аналогично, на базе транзистора VT 2 создается напряжение, большее U вх на величину двух лыж. Следовательно : U б VT 3 = U вх + 0.7 U б VT 2 = U вх + 1.4 Подбираем теперь значение резистора R 2. Через базу транзистора VT 3 протекает ток в ( I 50..100) раз меньший, чем ток нагрузки. При максимальном токе нагруз ки в базу втекает ток порядка 0.5 А. В то же самое время, падение напряжение н а переходе база-эммитер остается порядка 0.7 В. Следовательно, сопротивлен ие перехода база-эммитер при максимальном токе нагрузки составляет вел ичину до полутора Ом. Пусть теперь входное напряжение составляет величину порядка 1В. В этом с лучае протекающий ток нагрузки снизится до значения 5 A . В базу будет втекать ток около 50 мА. Сопротивление перехода база-эмми тер увеличиться до величины 14 Ом. При номинале R 2 порядка 50 Ом практически во все х случаях будет обеспечиваться требуемый ток базы VT 3, как правило, на порядок больши й тока, протекающего через R 2. Теперь подберем параметры для транзистора VT 3. Схема потребляет большую часть энергии при протекании максимального тока нагрузки (50 A ). В этом режиме на переходе база- коллектор падает порядка 2.5 В. (на базе VT 2 на 1.4 В больше, чем на эммитере VT 3, на смещенном в обратном напра влении переходе коллектор-эммитер падает также около вольта) Следовате льно, необходим транзистор, способный потреблять мощность порядка 120-150 Вт. Кроме того, питание E п будет составлять порядка 300 В (чтобы обеспечить ток в 50 A в 5-омной нагрузке). Поэтому нужен транзистор с максимальным значение м смещения коллектор-эммитер 350-400 В. Подберем параметры для VT 2. Максимальный ток I б3 порядка 0.5-1 A (в зависимости от коэффициента усиления VT 3 по току). На переходе коллектор-эммитер падает напряжение порядка 1.5-2 В. Следовательн о нужен 2-3 ваттный транзистор, также способный обеспечить падение напряж ение до 300 В (поскольку в режиме отсечки потенциал базы VT 3 опускается до нуля) Максимальное значение тока I б2 порядка 5-10 мА. Входное напряжение опер ационного усилителя до 10 В, поэтому выбираем для него типовое напряжение питания 15 В . При работе в цепи обратной связи, максимальное выходное напряжение, кот орое он может дать при данном питании составляет порядка 13 В. Отсюда наход им сопротивление R 3: R 3 = ( U вых ОУ max – U вх ОУ max – 1.4)/ I б 2 ; R 3 = 160 Ом ; Пускай теперь VT 1 работает в режиме насыщения. В этом случае через него п отечет практически весь ток из операционного усилителя. При максимальн ом значении выходного напряжения (когда ОУ находится в режиме насыщения ), равного в нашем случае около 13.5 В, получаем ток, протекающий через перехо д коллектор-эммитер VT 1: I кэ VT 3 = U вых ОУмах,нас / ( R 3 + 20 Ом); I кэ VT 3 = 75 мА. 20 Ом – сопротивление перехода коллектор-эммитер в режиме насыщения дл я маломощных транзисторов. Найдем основные параметры транзистора VT 3. Максимальная потребляемая мощность: P VT 3 = I кэ VT 3 2 * R 3 = 141 мВт . Выбираем транзистор с мощностью порядка 200 мВт. Макс имальное падение коллектор-эммитер – порядка 15..17 В. По условию задания, запуск таймера происходит от ТТЛ-мик росхемы. Целесообразно выбрать напряжение его питания пор ядка 5 В, а также сделать выходное напряжение единицы порядка 2.4 – 3.0 В. (приб лизить выходные значения ко входным). Чтобы ввести транзистор VT 1 в состояние насыщения, достат очно на его базу подать ток, при котором он уже не сможет работать в актив ном режиме, пропуская ток коллектора в I раз больший . Для значения коэффициента усиления порядка 200..250 нам достаточен ток в 0.3-0.4 м А. По этим соображениям подбираем номинал резистора R 4: R 4 = 6..7 кОм; На выходе таймера нам потребуется инвертор, поскольку схема запускаетс я по низкому уровню сигнала. Целесообразно для этой цели также использов ать ТТЛ-микросхему ( U 1 min = 2.4 В, I 1 max = 0.4 мА) Теперь рассмотрим устройство и схему подключения таймера 555: 2.2. Эскизный расчет схемы с та ймером Чтобы сформировать требуемую длительность импульса, следует подобрать парам етры Rt и Ct в схеме с таймером (см. рис. 1.1). В мо мент запуска таймера триггер переходит в состояние логической единицы. В результате чего, транзистор начинает работать в режиме отсечки, его пе реход коллектор-эммитер повышается до нескольких мОм. Считаем, что у нас в этом месте разрыв и рассматриваем простую RC -цепь, конденсатор которой долж ен зарядиться до напряжения 2/3* E п2 . Выведем соотношения для этого случая: Uct = E п 2 *(1-exp(t/RtCt)); Uct = 2/3 E п2 ; (т.к. при большем напряжении включаетс я компаратор) 2/3 = (1-exp(t/RtCt)); t = ln3 * RtCt 1.1*RtCt; Возьмем Rt 1.5 кОм (на два порядка больше чем сопротивление коллектор-эмми тер маломощного транзистора в режиме насыщения.) Тогда для t = 10 мс значение емкости конденса тора будет: Ct = 10 -2 /(1.1 * 1500) 6 мкф ; Для запуска схемы от ТТЛ-микросхем, следует взять E п2 = 5В. В этом случае делитель напряжения, состоящий из трех равны х по величине резисторов R 5 (обычно несколько кОм для типовых микросхем таймеров 555) обесп ечит пороговый уровень срабатывания схемы 5/3 В. Предельные напряжения ед иницы (2.4В) и нуля (0.4В) для серий ТТЛ допускают такую работу. Временная диаграмма работы таймера в этом случае будет выгля деть следующим образом.: 3. Вы бор элементов и компонентов схемы · Операционный усили тель: К140УД9 Напряжение питания 5.. 15 В Напряжение смещения, U см 5 мВ Вхо дной ток, I вх 350 нА Частота единичного у силения, f пр( f 1) 1 МГц Vu вых 0.2 В/мкс Коэ ффициент усиления 68 Дб Пот ребляемая мощность 240 мВт · Транзистор VT 1: A747C Материал Si Мак симальный ток коллектора 100 мА Максимальное напряж ение коллектор-эммитер в режиме отсечки 50 В Мощность транзистора 220 мВт Коэффициент передачи по току 600 · Транзистор VT 2: 2 SD 1373 Материал Si Максимальный ток коллектора 3 А Максимальное напряжение коллектор-эммитер в режиме отсе чки 300 В Максимальное напряж ение перехода коллектор-база, смещенного в обратном направлении 300 В Мощность транзистор а 2.5 Вт Коэффициент передач и по току 200 · Транзистор VT 3: 2 SC 3991 N Материа л Si Максимальный ток коллектора 50 А Мак симальный ток коллектора в импульсном режиме 95 А Максимальное напряжение коллектор-эммитер в режиме отсе чки 500 В Максимальное напряж ение перехода коллектор-база, смещенного в обратном направлении 800 В Мощность транзистор а 300 Вт Коэффициент передач и по току 50 · Резистор R 1: 0.2 Ом; 500-1500 Вт · Резистор R 2: 50 Ом · Резистор R 3: 220 Ом · Резистор R 4: 4.5 кОм · Резистор R б: · Резистор Rt : 1.5 кОм · Конденсатор Ct : 6 мкф · Микросхема таймера 555: КР1006ВИ1 Напряжение питания от +5 до +15 В Ток нагрузки не более 100 мА Рассеиваемая мощност ь не более 50 мВт Минимальная д лительность импульса, генерируемая таймером 20 мкс Дополнительные замеч ания при питании +5 В таймер совместим с микросхемами серии ТТЛ · Инвертор на выходе таймера: КМ555ЛА3 Функциональное назначение 4 элемента 2И-НЕ Максимальное напряж ение питания 5.5 В Вы ходной ток низкого уровня не более 4 мА Выходной ток высокого уровня не более – 0.4 мА Выходное напряжение низкого уровня не более 0.4 В Вы ходное напряжение высокого уровня не менее 2.5 В 4. Детальный расчет 4.1. Каскад Дарлингтона Пусть транзистор VT 1 ра ботает в режиме отсечки, U вх = 10 В. Тогда, на R 1 будет также падать U вх и потечет ток I н = 50 А. Транзистор VT 3 работае т в линейном режиме и в базу втекает ток: I б VT3 = 50 A / 50 = 1 A; На R 3 падает напряжение лыжи, для кремниевого диода оно со ставляет 0.75 В. При R 2 = 50 A на резистор ответвляется ток: I R 3 = 0.75 В / 50 Ом = 15 мА; Это пренебрежимо мало, по сравнению с 1А. При коэффициенте передачи 200, в баз у транзистора VT 2 втека ет ток, равный 5 мА. Рассмотрим ситуацию, когда входное напряжение равно 1 В. Через транзисто р VT 3 потечет ток, равны й 5 А, в базу VT 3 втекает т ок 100 мА, на резистор R 3 о тветвляется также ток 15 мА. В этом случае в базу VT 2 втекает ток: I б VT 2 = 85 мА / 200 = 0.4 мА 4.2. Операци онный усилитель и схема с транзистором VT 1 При максимальном входном напряжении в базу транзис тора втекает ток I б VT 2 = 5 мА Поскольку операционный усилитель питается от напряжения 15 В, больше 13 В в силу конструктивных особенностей в линейном режиме он обеспечить не м ожет. Поэтому, считаем, что при максимальном напряжении питания, выходно й потенциал равен 13 В. Потенциал базы VT 2 равен 11.5 В. Тогда номинал R3: R 3 = (13 В – 11.5 В)/5 мА = 220 Ом Пусть теперь транзистор VT 1 работает в режиме насыщения, о тключая обратную связь операционного усилителя. Потенциал базы VT 2 падает практически до нуля : образуется резистивный делитель R 3 – переход коллектор-эммитер насыщенного транзист ора VT 1. Через этот пере ход течет ток, порядка: I кэ = 13.5 / 245 Ом = 55 мА. Коэффициент усиления по току VT 1 равен 600, поэтому даже ток в 0.4 мА, поступающий из схемы одиночног о запуска с таймером 555, способен перевести VT 1 в режим насыщения. Выбираем номинал резистора, учи тывая выходные параметры микросхемы ТТЛ: R 4 = (2.5 В – 0.75 В) / 0.4 мА = 4.37 кОм. Выбираем R 4 порядка 4.7 кОм. 5. Принципиальная схема устройст ва 9. Список использован ной литературы 1. М.Х. Джонс Электроника – практический курс. Москва: Постмаркет, 1999 г. 2. Кауфман М., Сидман А. Г. Практическо е руководство по расчетам схем в электронике: Справочник. – М: Энергоато миздат, 1991 г. 3. Зарубежные интегральные микросх емы: Справочник / А.Ф. Нефедов и др. – М.: КубК-а, 1995 г. 4. Шило В. Л. Линейные интегральные сх емы в радиоэлектронной аппаратуре. – М.: Сов. Радио, 1979.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Первоклассник Вовочка выполняет домашнее задание, в учебнике вопрос:
"Что отделяет голову от туловища?"
Он, мрачновато:
- Топор...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по физике "Формирователь импульса тока для запуска лазера", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru