Преобразователь тока в напряжение. Комплиментарный эмиттерный повторитель, страница 3

При максимальном напряжении  частота должна быть равна 1Гц, а при  — равна 30Гц. При этом появляется уровень напряжений ниже 1В, которое нам необходимо рассчитать. Составим пропорцию (см. рис.10) на основе подобия треугольников: ; решая которую относительно  получим . Таким образом, опорный уровень равен 0,828В.  Исходя из этого делитель напряжения на резисторах R25 и R26 должен иметь номиналы:  (выбираем сами) и . Тогда сопротивление R26 можно составить из двух последовательно включенных сопротивлений в 390Ом и 24Ом (по ряду Е24).

Интегратор на своем выходе должен изменить напряжение от 0,828В до 6В (и на оборот от 6В до 0,828В) за время равное 0,5с. Т.к. интегратор реализует следующую формулу , то для , времени  и приращению напряжения в 6,172В получим для постоянной интегрирования . Принимая , получим  (составляем это значение из двух последовательно включенных резисторов 470кОм и 16кОм по ряду Е24).

3.2.5 Расчет потребление тока функционального преобразователя:

В связи с тем, что номиналы резисторов в схеме функционального преобразователя большие, ток, протекающий через них значительно меньше, чем токи, потребляемые его микросхемами. Расчет потребления тока проведем лишь по суммарному току питания этих микросхем.

Ток в основном потребляют микросхемы типа КР1040УД1 (DA2 и DA3) с максимальным током потребления 2,5мА каждая и микросхема КР15533ЛА3 с максимальным током потребления 3мА, что в сумме составляет 8мА.

4. Выходной узел.

Выходной узел в нашем случае представляет собой комплиментарный эмиттерный повторитель (ЭП).

У ЭП входное сопротивление значительно выше, чем выходное. Из этого следует, что источник входного сигнала будет отдавать меньшую мощность, если нагрузку подключить к нему не непосредственно, а через ЭП. Поэтому обладающий внутренним сопротивлением источник (имеется в виду его эквивалентная схема) может через повторитель работать на нагрузку, которая обладает сравнимым или даже более низким сопротивлением, без потери амплитуды сигнала (эта потеря неизбежна при непосредственном включении из-за эффекта делителя напряжения). Иными словами, ЭП обеспечивает усиление по току, хотя и не дает усиления по напряжению. Он также обеспечивает усиление по мощности.

Эмиттерный повторитель (рис.11)состоит из:

-  двух кремневых транзисторов широкого применения КТ815 n-p-n типа и КТ814 p-n-p типа (импортный аналог BD139 и BD138, соответственно).  Коэффициенты передачи по току которых примем равным 40;

-  двух кремниевых диодов широко применения КД522 (импортный аналог 1N4148);

-  двух резисторов по 2,2 кОм

Рис.11. Составной ЭП.

Расчет ЭП состоит из выбора номиналов резисторов:

Максимальное напряжение на нагрузке равно .

Сопротивление нагрузки .

Ток в нагрузке равен .

При коэффициенте передачи равном , для тока нагрузки 0,24А, ток в базе должен быть больше или равен .

При максимальном напряжении 6В на входе ЭП и при заданном коэффициенте передачи по току транзисторов  на каждом из резисторов должно быть напряжение . Примем ток через диоды в 0,5мА (падение напряжения через прямо включенный диод 0,6В). Через резистор должен протекать ток не менее 6мА. Тогда его номинал должен быть не более чем . Ближайшее значение по ряду Е12 будет 220 Ом и 680 Ом, включенных последовательно.

Ток потребления всего ЭП по каждому из напряжений 12В и  минус 12В равен сумме токов в нагрузке и через резистор (обусловлено режимом работы ЭП) : .

5. Блок питания.

Блок питания (БП) должен обеспечивать напряжение 12В и минус 12В с токами нагрузки не менее 0,3А (из предыдущих расчетов потребления тока каждым из узлов: 2,5мА, 5мА и 0,206А). Для напряжения 5В максимальный ток равен 3мА. В БП используются линейные стабилизаторы напряжения на микросхемах 7812, 7805 и 7912 (отечественные аналоги К142ЕН12, К142ЕН5 и КР1168ЕН12), которые выдерживают ток стабилизации в 1А, что достаточно для работы всей нашей схемы.

На рис. 12 приведена схема БП.

В схеме использован трансформатор с первичной обмоткой на 220В и вторичной обмоткой по 15В со средним выводом (для двухполупериодного выпрямителя на КД105, обеспечивающих выпрямление тока до 0,3А каждый).

На выходе выпрямителя напряжение будет в 1.4 раза больше, напряжения на вторичной обмотке трансформатора (т.к используется двухполупериодный выпрямитель). Таким образом на входах линейных стабилизаторах напряжения будет U=21В.