Расчет принципиальной схемы мультивибратора управления разверткой по постоянному току

Принципиальная схема мультивибратора управления разверткой      осциллографа C1-67

 

Расчет элементов принципиальной схемы мультивибратора управления разверткой осциллографа удобно вести по схеме (рис. 3).

В качестве активного элемента эмиттерного повторителя выберем транзистор малой мощности, высокой частоты. Напряжение питания эмиттерного повторителя выберем из усл. E_п1>U_вых=1В, т.о., Е_П1=-10 В.

Подойдет транзистор 1Т308А, который имеет следующие характеристики:

- мощность рассеяния коллектора P_kmax=150 mВт;

- граничная частота f_гр>90 МГц;

- предельное напряжение коллектор-база U_кбо=20 В;

- предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб=3 В;

- максимальный ток коллектора I_{к мах}=50 мА;

- коэффициент передачи тока базы h_{21 э}=20..75.

По семейству выходных ВАХ выберем ток покоя коллектора   I_{k max}=3 мА. Падение напряжения на сопротивлении R11  должно составлять примерно 0.1Е_п.

     

Резистор R8 обеспечивает необходимое напряжение смещения рабочей точки.

, где

По входной ВАХ из справочника определяем

.

Для расчета величины сопротивления резистора R9 определим напряжение питания усилителя напряжения (VT2) из условия  , выберем Е_п=+6 В.

.

Падение напряжения на резисторе R6 должно составлять примерно 2В, т.е. U_R6=I_к2R₆=2 В, тогда:

Выберем активный элемент усилителя напряжения, т.е. транзистор VT2. Это должен быть высокочастотный n-p-n транзистор малой мощности с напряжением  ,здесь 1.5-коэффициент запаса.

   Подойдет транзистор 1Т311А , который имеет следующие технические характеристики:

- мощность рассеяния транзистора Р_{к мах}=150 мВт;

- граничная частота ;

- предельно допустимое напряжение коллектор-база U_кб0=12 В;

- предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб0=2 В;

- максимальный ток коллектора I_{к мах}=50 мА;

- коэффициент передачи тока базы h₂₁=15..80.

По семейству выходных ВАХ ,приведенных в справочнике , выберем ток покоя транзистора VT2- I_к2=1.5 мА , при U_кэ=3.7 В.

Учитывая то, что ток делителя R8,R9 так же протекает через резистор R6. Определим величину резистора R6:

Тунельный диод VD3 выбираем из условия , что участок его ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением должен быть расположен в диапазоне напряжений, охватывающем рабочую точку U_бэ2 транзистора VT2.

Ток базы VT2 составит:

По входной ВАХ определяем

Подойдет туннельный диод 3И306Р. Для «развязки» туннельного диода VD3 и транзистора VT2 служит резистор R7. Его величина выбирается из условия .

Выберем R7=100 Ом.

Транзистор VT1 источника тока должен иметь . Этому условию удовлетворяет транзистор 2Т301Е, это кремниевый n-p-n транзистор с коэффициентом передачи тока базы h₂₁=40..180; мощность рассеяния коллектора P_{к мах}=150 мВт; максимальный ток коллектора I_{к мах}=10 мА, U_{кб0 мах}=30 В, U_эб0=3 В.

По семейству выходных ВАХ выберем ток покоя транзистора VT1 I_к1=2 мА , при U_кэ1=4 В.

Учитывая, что напряжение на диоде VD3=U_бэ2 и падение напряжения на резисторе R7 -- малая величина, имеем:

,

.

Из справочника , по ВАХ туннельного диода, имеем

, тогда

.

Прямое напряжение отпирания диода VD2 U_VD3 на туннельном диоде U_порVD2>U_VD3. Этому условию удовлетворяет кремниевый диод типа КД503Б или 2Д503Б с .

Диод VD1 – любой кремниевый маломощный с прямым током .

Подойдет распространенный диод типа Д220.

Ток делителя R1,R2 принимаем равным

Напряжение на базе транзистора VT1 определяется, как

.

По входной ВАХ транзистора VT1 из справочника находим

,

.

По закону Кирхгофа .

Возьмем ток делителя с запасом:I_д=0.16 мА.

, где ток VD1 определяем по ВАХ диода из справочника:

,

,

,

 

, где напряжение управления Е_упр выбрано равным 50 В.

.

Мощности, рассеиваемые резисторами, не превысят 0.25 Вт. Поэтому можно применить резисторы МЛТ-0.25.

В ходе расчета по постоянному току были определены:

VT1-2T301E        VD1-Д220

VT2-1T311A        VD2-2Д503Б

VT3-1T308A        VD3-3И306Р

R1=15 кОм   МЛТ-0.25

R2=10 кОм

R3=220кОм  МЛТ-0.25

R4=270 кОм МЛТ-0.25

R5=820 Ом   МЛТ-0.25

R6=820 Ом   МЛТ-0.25

R7=100 Ом   МЛТ-0.25

R8=10 кОм   МЛТ-0.25

R9=6.8 кОм  МЛТ-0.25

R10=220 Ом МЛТ-0.25

R11=330 Ом МЛТ-0.25

 

7. Расчет принципиальной схемы мультивибратора управления разверткой по временному току

В результате расчета по переменному току схемы мультивибратора управления разверткой (рис.3) определим номиналы конденсаторов.

Величину емкости С₆ выбираем исходя из постоянной времени t корректирующей цепочки R₉C₆ , постоянная времени этой цепи

 _.

Здесь f_в=10 МГц – верхняя граничная частота исследуемого сигнала (из паспорта), 0.707 – уровень , по которому определяется полоса пропускания.

Тогда из   найдем .

Аналогично определяем емкость С₇, исходя из постоянной времени R₁₁C₇ – цепочки.

, отсюда .

Конденсатор С_бл – блокировочный на высокой частоте выбран в пределах 0.1 мкФ, исходя из условия .

Частота следования импульсов мультивибратора (частота развертки) определяется постоянной времени RC – цепи, подключаемой к туннельному диоду VD3. Период развертки ,

где R=R₅ +h_{11 VT1} – сумма резистора R₅, подключенного к VD3 и входного сопротивления h₁₁ транзистора VT1, который подключен последовательно с резистором R₅.

Величина емкости C₂ определяет частоту развертки осциллографа и задается переключателем, расположенным на передней панели осциллографа.

Величина параметра h_11VT1 составляет величину :

.

R = R₅ + h₁₁ = 800 + 26050 = 26.85 (кОм).

Определим минимальное и максимальное значение емкости С₂ , исходя из минимального и максимального периода развертки.

Согласно паспортным данным T_{p max}=0.01 с, T_{p min}=1 мкс.

 В результате расчета по переменному току выбраны конденсаторы:

С_бл=0.1 мкФ                 

С₂=43 пФ

С₃=510 пФ

С₄=2200 пФ

С₅=0.1 мкФ

С₆=22 пФ

С₇=430 пФ

Все конденсаторы выбраны типа КМ-5а-Н30. Это керамические конденсаторы, в которых диэлектриком служит высокочастотная керамика. Они характеризуются высокими электрическими показателями и сравнительно небольшой стоимостью.

Выбранная группа по ТКЕ-Н30, что означает изменение емкости .

 

 

8. Расчет печатного узла

8.1 Расчет посадочных мест

Печатная плата мультивибратора управления разверткой

Рис. 4