CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Proiect Dispozitive si Circuite Electronice
Sa se proiecteze un oscilator armonic de audiofrecventa cu tranzistoare cunoscand urmatoarele:
Frecventa de oscilatie in gama:.20Hz
Rezistenta de sarcina RL W
Amplitudinea tensiunii sinusoidale pe sarcina V0Max= 4V
Limitarea amplitudinii de oscilatie se va obtine cu baretor.
Alimentarea
montajului va fi facuta cu o sursa stabilizata cu protectie la
scurtcircuit si la supratensiune al carei coeficient de stabilizare K=
va fi de minim 100,
iar randamentul h
de minim 60%.
Tensiunea de
alimentare este de 220 Vef si frecventa
de 50Hz.
La iesire, oscilatorul va fi prevazut cu un
atenuator calibrat cu treptele de atenuare 1/1, 1/10 si 1/100.
Oscilatorul de audiofrecventa contine urmatoarele blocuri funtionale:
Etaj final
out
Limitator cu reactie negativa
~220Vef
Transformator, redresor, filtru.
Stabilizator de tensiune.
Amplificator.
Retea de reactie pozitiva.
Limitator cu reactie negativa.
Etaj final (atenuator calibrat).
Functionarea oscilatorului se bazeaza pe teoria reactiei
pozitive, reactie care duce la apritia oscilatiilor
autointretinute. Conditiile pentru autooscilatie depind de
amplificator si reteaua de reactie pozitiva. Din dimensionarea
elementelor retelei de reactie pozitiva se obtine frecventa
de rezonanta la care este posibila autooscilatia. Dar,
daca amplificatorul s-ar comporta liniar, aceasta autooscilatie
ar duce la cresterea pana la infinit a amplitudinii semnalului la
iesire. Acest lucru nu este dorit, de aceea se introduce o limitare prin
reteaua de reactie negativa, pentru a se mentine
conditia Barkhausen .
Amplificatorul este alimentat de la reteaua de curent printr-un transformator cu redresor si filtru si printr-un stabilizator de tensiune.
Semnalul sinusoidal este livrat pe rezistenta de sarcina prin intermediul unui etaj final, care realizeaza atenuarile de 1 si
4. Oscilatorul
4.1 Reteua de reactie pozitiva
Se foloseste o retea de reactie pozitiva de tip Wien (prezinta multe avantaje fata de alte tipuri de retele de reactie pozitiva). Aceasta este cea care da frecventa de oscilatie daca sunt respectate conditiile de impedante (la frecventa de oscilatie):
impedanta da iesire din amplificatorul de tensiune sa fie mult mai mica decat impedanta de intrare in reteaua de reactie pozitiva:
impedanta de intrare in amplificatorul de tensiune sa fie mult mai mare decat impedanta de iesire din reteaua de reactie pozitiva:
S-au ales pentru simplificare valori egale ale rezistentelor,
respectiv condensatoarelor din bratele retelei Wien. In acest caz,
notand cu si
impedantele celor
doua brate ale retelei, vom avea:
si
.
Functia de transfer pentru reteaua Wien este:
Pulsatia la care defazajul este nul se obtine anuland partea imaginara a functiei de transfer:
Aceasta este frecventa de rezonanta a retelei Wien. La aceasta frecventa se obtine maximul functiei de transfer:
Impedantele de intrare si iesire pentru retea sunt:
In practica se pot realiza amplificatoare de tensiune cu:
si
Deci este suficienta o rezistenta (care este
standardizata). Din conditia ca frecventa de oscilatie
sa fie
si din
rezulta
. Si aceasta valoare se gaseste
standardizata.
Reteaua de reactie pozitiva va avea urmatoarea schema:
4.2 Amplificatorul cu reactie negativa
Conditia de oscilatie in regim permanent este:
Pentru amorsarea oscilatiilor atunci cand amplitudinea lor creste
peste valoarea este necesar sa
avem o comportare neliniara a amplificatorului cu reactie
negativa. Este nevoie ca amplificarea acestuia sa fie functie de
amplitudinea semnalului de la iesire:
. Pentru amorsarea oscilatiilor este nevoie ca
. Deci, daca dintr-un motiv oarecare creste
amplitudinea semnalului de la iesire peste 4V, amplificarea scade, deci
si
scade la valoarea
initiala. O schema de reactie negativa este:
Daca folosim un amplificator cu , amplificarea cu bucla de reactie negativa este:
.
Deci este nevoie ca un dintre rezistente sa fie neliniara in
raport cu amplitudinea . In regim de oscilatie se obtin conditiile:
,
si
. S-a considerat rezistenta de intrare in amplificator
suficient de mare pentru a se face aproximarea ca ambele rezistente din
reteaua de reactie negativa sunt parcurse de acelasi
curent.
4.3 Reactie negativa cu baretor
Baretorul este un bec telefonic. Acesta are o comportare
asemanatoare cu a unui termistor PTC. Ca urmare, rezistenta
becului creste cu curentul care il parcurge. In schema amplificatorului
becul substituie rezistenta . Tensiunea efectiva la bornele becului va fi:
Se obtine: . Acest punct trebuie sa fie plasat in domeniul de
variatie maxima a rezistentei becului. Este deci recomandat un
bec de 24V 45mA. Pentru acesta
, deci
.
Din conditia se obtine
.
Amorsarea oscilatiilor este asigurata de cresterea rezistentei becului odata cu cresterea amplitudinii semnalului sinusoidal de la iesire.
Schema retelei de reactie negativa este:
4.4 Amplificatorul de tensiune
Pentru amplificatorul de tensiune se utilizeaza o schema de tipul:
S-a utilizat o intrare diferentiala pentru a avea o impedanta de intrare cat mai mare si un castig cat mai bun in amplificare.
Pentru avea un PSF care sa ofere la iesire un offset de curent continuu nul s-a folosit alimentarea diferentiala.
4.4.1 Calculul de curent continuu
Presupunem ca tranzistoarele si
lucreya in RAN
:
Iar (din cauza simetriei).
Se va alege
valoarea standardizata
se alege valoarea standardizata
Se aleg si
de tip BC107A cu
Presupunem
in RAN cu
Vom considera potentialul pe colectorul lui nul, deci
Se alege pentru valoarea
standardizata
Se va alege de tip BC 177 cu
La tranzistorul pentru a evita blocarea sau saturarea in regim oscilant
trebuie sa avem un PSF suficient de ridicat:
Presupunand ca amplificatorul lucreaza pe rezistenta iar
lucreaza in
conexiune colector comun, in semnal alternativ, vom avea:
Deci este suficient pentru in RAN
(pentru a avea
potential nul la iesirea amplificatorului). Atunci:
Se alege tranzistorul de tip 2N2218A
(tranzistor de audiofrecventa care poate disipa maxim 3W).
Pentru tranzistorul trebuie avut in vedere
ca el este generator de curent pentru tranzistorul
. Deci vom avea:
si daca
presupunem
vom avea:
.
Se alege (valoare
standardizata). Refacand calculele:
.
Facand bilantul de putere:
.
Si in acest caz se alege un tranzistor de tip 2N2218A. Acesta va lucra in regim activ normal fara a exista pericolul unei supradisipari.
Tinand cont de faptul ca cel mai mare curent prin circuit este de 40mA iar tensiunea maxima este de 24V (limitata de alimentarea oscilatorului), puterea maxim disipata de oricare dintre rezistente trebuie sa fie mai mare sau egala cu 1W.
4.4.2 Calculul de semnal mic
Pentru si
de tip BC107A avem:
Deci rezistenta de intrare in amplificator va fi:
Rezistenta de iesire din primul etaj este practic egala cu .
Tranzistorul lucreaza in
conexiune sarcina distribuita deci amplificarea sa va fi:
.
Etajul tranzistorului este de tip emitor
comun. Pe seama acestui etaj se realizeaza amplificarea in tensiune.
Pentru BC177 avem:
deci:
Atunci
Iar
Amplificarea totala in bucla deschisa va fi: (foarte buna). Se
asigura astfel
pentru amplificatorul
cu reactie negativa.
4.5 Simularea SPICE a oscilatorului
Oscilatorul complet (Anexa 2) a fost simulat SPICE.
Considerand alimentarea de 12V curent continuu si rezistenta de
sarcina de se observa
aparitia la iesire a unui semnalde tip sinusoidal.
Semnalul la iesirea oscilatorului este prezentat in Anexa 3. In Anexa 4 este prezentat semnalul pe durata a doua perioade. Forma de unda este destul de apropiata de o sinusoida.
5. Alimentarea circuitului
Alimentarea circuitului se face de la reteaua de tensiune de 220V curent alternativ (50Hz) printr-un bloc de transformare, redresare si filtrare, iar apoi printr-un stabilizator de tensiune. Amplificatorul se alimenteaza diferential cu +/- 12V
5.1 Blocul transformator, redresor, filtru
<de copiat>
<de copiat>
5.2 Stabilizatorul de tensiune
<de copiat>
<de copiat>
<de copiat>
6. Etajul final
<de copiat>
<de copiat>
7. Schema finala
Schema completa a circuitului proiectat este prezentata in Anexa 5 iar componentele, valorile si tipul acestora se gasesc in Anexa 1.
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 1473
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2025 . All rights reserved