Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом

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.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с
релейным выходом

Выполнил студент группы УЭМ-4 Коротков А. Г.


Дальневосточный государственный технический
рыбохозяйственный университет


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 ЕК . 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 R4.


Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом 


Исходные
данные, вариант №17:


IРазработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=300 µA ± 10 %
→ 0.0003 A → 0.00027÷0.00033 А


UРазработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=220 V ± 10% →
198÷242 V


tº = 203÷343 K →
-70÷70 ºC


Реле:


U Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом= 12 V


R Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=320 Ohm


K Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=0.7÷1.2
→ 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 U Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом т.е. 8.4÷14.4 V.


I=
U Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом/RРазработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=12/320=0.0375
А.


Обеспечить
эти параметры можно с помощью стабилитрона КС512А с номинальным напряжением
стабилизации 12 V. Основные параметры этого стабилитрона приведены ниже.


IРазработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=1 мА.


IРазработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом=67 мА.


РРазработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом= 1 Вт.


R ≤ 25 Ом.


Разброс
напряжений стабилизации в зависимости от температур при токе стабилизации


5
мА приведен в таблице.











Температура К


Напряжение стабилизации В


303


10.8 ÷ 13.2


213


9.9 ÷ 13.2


273


10.8 ÷ 14.5


Скачиваний: 0
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат