Реферат: Разработка компенсационного стабилизатора напряжения на базе операционного усилителя (ОУ). Разработка цифрового логического устройства

РЕФЕРАТ

Курсовой проект по электронике, 18 стр., 4 приложения.

Стабилизатор напряжения,операционный усилитель, защита от короткого замыкания, счетчик, шестнадцатеричный код.

Курсовой проект состоит издвух частей. Цель первой части — разработка стабилизатора напряжения сиспользованием операционного усилителя и схемы защиты от короткого замыкания. Цель второйчасти – разработка дешифратора двоичногокода в шестнадцатеричный.

В схемах используются широкораспространенные корпусные микросхемы, транзисторы и диоды.

<div v:shape="_x0000_s1103"> КАПП 000000.606.ПЗ.01

Разраб.

Дмитриев

23.05

Пояснительная записка

Стадия

Лист

Листов

Консулт.

Руковод.

Алещенко

КубГТУ

Зав.каф.

Асмаев

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 6

1 Компенсационныйстабилизатор напряжения 7

1.1 Расчеттрансформаторов 7

1.2 Расчетвыпрямителя 7

1.3 Расчет фильтров 8

1.4 Расчет стабилизатора 8

2. Дешифратор 11

2.1 Постановка задачи 11

2.2 Принцип работы схемы 11

Заключение 13

Литература 14

Приложение 1 15

Приложение 2 16

Приложение 3 17

Приложение 4 18

Лист

ВВЕДЕНИЕ

Многие электронныеустройства, используемые в быту и на производстве требуютопределенных параметров напряжения на входе, отличных отпараметров сети. Для создания нужного напряжения и используютстабилизаторы напряжения, один из которых требуется разработать в первойчасти проекта. Стабилизатор разрабатывается на базе стандартных аналоговых элементов, выпускающихся серийнои может использоваться для работы сшироким спектром устройств, требующих напряжения,укладывающегося в его выходной диапазон.

Дешифратор двоичного кода вшестнадцатеричный — это цифровое устройство, служащее для переводаданных из двоичного кода в шестнадцатеричный код. Такой дешифратор является необходимым элементом вычислительныхустройств, а так же может быть использован для шифрации информации.

Лист

<img src="/cache/referats/9385/image002.gif" align=«right» v:shapes="_x0000_s1048 _x0000_s1042 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1045 _x0000_s1046">
1 Компенсационный стабилизатор напряжения

1. 1Расчет трансформатора.

Трансформатордля данного устройства требуется для формирования на входе стабилизатора оптимального режима питания. На вход трансформатора поступает сетевое напряжение 220В. На выходе требуется получитьнапряжение питания (с учетом падения на выпрямителе (2,4В), регулирующемэлементе (2В) и резисторе защиты от КЗ R7 (0,6В), а так же сучетом допуска 15%), рассчитываемое по формуле:

Uп= (Uвыхmax+5В)/0,85.

В соответствии с входными данными получаем значение Uп=17В. Для подбора трансформатора по мощностииспользуем формулу:

P = Uп×

I2выхmax ×1,1 = 230 Вт.

Наличие дополнительного отрицательного напряженияпитания обусловлено особенностями операционного усилителя. Оно выбирается исходя из условия необходимостиполучения минимального напряжения на выходе ОУ менее »

0,4 В (иначе навыходе стабилизатора мы не получим 0 В). С учетом допуска вполне достаточно Uпдоп = 7 В.

1.2Расчет выпрямителей

Выпрямитель напряжения основного питания был выбран мостовой.Для его нормальной работы необходимо правильно подобрать диоды исходя изследующих соотношений:

2Uобvmax> Uп*<img src="/cache/referats/9385/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1025">.

Pmax>Pвых.

Iпрmax>Iвыхmax.

Лист

Таким требованиямудовлетворяет диод КД 206 А (его параметры
Uобрmax=400 В, Iпрmax=10 A, Uпр<1.2B).

Выпрямитель дополнительного питания был выбраноднополупериодный, на основе полупроводникового питания был выбраноднополупериодный на основе полупроводникового диода марки КД 102 А (Uобрmax=250 В, Iпрmax=100 A, Uпр<1B)

1.3Расчет фильтров

Для сглаживания пульсаций напряжения питания используютсяС – фильтры. Выбор емкости конденсатора для таких фильтров производится исходяиз соотношения:

С³

Т/RН.

где Т – периодпульсаций напряжения после выпрямителя.

RН– сопротивление условной нагрузки.

В свою очередь RНопределяется по формуле

RН= Umin/Imax.

В данном случае С1 =2500 мкФ, С2 = 20 мкФ.

1.4Расчет стабилизатора

Стабилизаторсостоит из источника опорного напряжения (ИОН), регулирующего элемента, элемента сравнения и схемы защиты от короткогозамыкания. ИОН реализован на стабилитроне VD5, постоянных резисторах R1 и R2 ипеременном R3.Стабилитрон VD5выберем КС156А (Uст= 5,6 В, Iст=3..55 мА, Iстном=10 мА, Рmax= 0,3 Вт).

Навыходе ОУ необходимо сформировать сигнал 0… 10.2 В (с учетом потерь на база-эмитерномпереходе и резисторе R6).Если подобрать коэффициент усиления Ку = 2, то сучетом Ку на входе ОУ необходимо сформировать напряжение 0..5.1 В. Исходя из этогоподбираем делитель R2R3:

Лист

[R3/(R2+ R3)]×

Uст= 5,1 В .

Лист

Пусть R3 = 1.2 кОм.Тогда R2 = 110 Ом.

Резистор R1 служит для формирования тока стабилизации и выбирается следующимобразом:

R1 = (Uпmin-Uст)/(Iстном + Iн)= 910 Ом.

Регулирующий элемент реализован на основе транзистора VT1. Он выбирается исходя изследующих условий:

Рдоп< Pmax,

Iкmax< Imax×

1,7 ,

Uкэmax> Uпmax.

В данном случае вполне подойдет КТ827А (Pдоп=125 Вт, Uкэmax=100 В, Iкmax= 20 А, b

³750).

Требуемый ток базы Iб= 3/750 = 4 мА.

Операционныйусилитель DA1 выбираем исходя из ограничений:

Iвыхmax³

Iб,

Uвыхmax³

Umax+1,2 В.

Таким требованиям удовлетворяет К140УД6. Его параметры: Iвыхmax= 25 мА,Uвыхmax= ±

11В, Uп= ±15В, Iвх=100 нА.

Выше был выбран коэффициент усиления Ку = 2, следовательно резисторы R4 и R5должны быть равны. Выберем их номиналы по 2,4 кОм.

Схема защиты от КЗреализована транзисторе VT2, резисторе R6

Исходяиз условия, что при токе I= Imax×

1,2»3,5 А падение напряжения на резисторе R6 должно составлять примерно 0,63 В, имеем:

R6 = 0,63/3,5 = 0,18 Ом.

Транзистор VT2 надо подобрать так, чтобы:

Iкmax>Iоувых max,

Uкэmax> Uоувых max,

Pmax> Iоувых max×

Uоувых max×1,7 = 0,46 Вт.

Подэти требования подходит транзистор КТ602А (Iкmax= 75 мА, Uкэmax= 120 В, Pmax=0,85 Вт).

Лист

2 Дешифратор

2.1 Постановка задачи

Во второй части курсовогопроекта нам требуется разработать цифровую схему дешифратора двоичного кода вшестнадцатеричный. Данные (четырехразрядный двоичный код) подаются на входдешифратор подаются с помощью генератора импульсов. На выходах дешифратора формируется дополнительный код. Исполнительнымустройством данной системы являетсяполупроводниковый индикатор, высвечивающий полученный результат.

2.2 Принцип работысхемы

Cхемадешифратора двоичного кода в шестнадцатеричныйработает по следующему принципу. Импульсы с генератора приходят навход +1 счетчика D2. Счетидет на увеличитель от 0 до 15. При достижении 15 следующим импульсом счетчикобнуляется и на выходе ГСUпоявляется импульс конца счета,который считается счетчиком D3 (счетчикдесятков). С выхода счетчика код числа посчитанных импульсов подается на входыадресов ППЗУ ( программируемое ПЗУ). В ППЗУ в соответствующие ячейки записаны семисегментные коды для отображения на индикаторах D6 и D7 цифр от 0до 9 и символов A, B, C, D, E, F.

В соответствии с таблицей:

Адреса

Выходы DO

Лист

Таким образом, поданный код числа на адресные входывыбирает одно из 32 восьмибитных слов, котороепоявляется на его выходах. Вход CSслужит дляперевода выходов в третье состояние. Микросхема индикатора имеет общий катод иразные аноды. таким образом, если на сегмент подается сигнал «0», то онзагорается, если «1» — нет.

Лист

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Врезультате проделанной работы были разработаны: принципиальная схема компенсационногостабилизатора напряжения и логическая схема дешифратора двоичного кода вшестнадцатеричный.

Проектирование по первой части, расчет параметровстабилизатора, ознакомление с принципамиработы схемы защиты от короткого замыкания помогло в усвоении основ схемотехнического моделирования. Знание принциповработы компенсационного стабилизатора напряжения поможет искать неполадки всуществующих устройствах и проектировать новые в процессе производственной деятельности.

Все большее распространение цифровыхустройств подтверждает важность работ, проделанных в процессе разработки устройства повторой части проекта. На основе стандартных серийных микросхем был создандешифратор
двоичный - шестнадцатеричный, что подтверждает универсальность и потенциально широкие возможности цифровойэлектроники, как важнейшего элемента в современных автоматизированных системахуправления.

Лист

ЛИТЕРАТУРА:

1.Карпенко П.Ф. Источники питания. Схемотехникакомпенсационных стабилизаторовнапряжения. Методические указания. — Краснодар: изд.КПИ,1992.

2.Горбачёв Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. — М.: Энергоатомиздат, 1998.

3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники:в 3-х томах: Т. 1. Пер. с англ. –4-е изд. перераб. и доп. – М.: Мир, 1993.

Лист

Приложение1

<div v:shape="_x0000_s1104"> КАПП 000000.606.Э3.1

Разраб.

Дмитриев

23.05

Компенсационный стабилизатор напряжения