Разработка компенсационного стабилизатора напряжения на базе операционного усилителя. Разработка цифрового

РЕФЕРАТ

Курсовой проектпо электронике,18 стр., 4 приложения.

Стабилизаторнапряжения,операционныйусилитель,защита от короткогозамыкания,счетчик, шестнадцатеричныйкод.

Курсовойпроект состоитиз двух частей.Цель первойчасти - разработкастабилизаторанапряженияс использованиемоперационногоусилителяи схемы защитыот короткогозамыкания. Цельвторой части– разработкадешифраторадвоичного кодав шестнадцатеричный.

В схемахиспользуютсяшироко распространенныекорпусныемикросхемы,транзисторыи диоды.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение6

1 Компенсационныйстабилизаторнапряжения7

1.1 Расчеттрансформаторов7

1.2 Расчетвыпрямителя7

1.3 Расчетфильтров8

1.4 Расчетстабилизатора8

2. Дешифратор11

2.1 Постановказадачи 11

2.2 Принципработы схемы11

Заключение13

Литература14

Приложение1 15

Приложение2 16

Приложение3 17

Приложение418

ВВЕДЕНИЕ

Многиеэлектронныеустройства,используемыев быту и напроизводстветребуют определенныхпараметровнапряженияна входе, отличныхот параметровсети. Для созданиянужного напряженияи используютстабилизаторынапряжения,один из которыхтребуетсяразработатьв первой частипроекта. Стабилизаторразрабатываетсяна базе стандартныханалоговыхэлементов,выпускающихсясерийнои может использоватьсядля работы сшироким спектромустройств,требующихнапряжения,укладывающегосяв его выходнойдиапазон.

Дешифратордвоичного кодав шестнадцатеричный- это цифровоеустройство,служащее дляперевода данныхиз двоичногокода в шестнадцатеричныйкод. Такойдешифраторявляется необходимымэлементомвычислительныхустройств, атак же можетбыть использовандля шифрацииинформации.

1 Компенсационныйстабилизаторнапряжения

1 . 1 Расчеттрансформатора.

Трансформатордля данногоустройстватребуется дляформированияна входестабилизатораоптимальногорежима питания.На вход трансформаторапоступаетсетевое напряжение220 В. На выходетребуетсяполучитьнапряжениепитания (с учетомпадения навыпрямителе(2,4В), регулирующемэлементе (2В) ирезисторезащиты от КЗR7(0,6В), а так же сучетом допуска15%), рассчитываемоепо формуле:

Uп= (Uвыхmax+5В)/0,85.

Всоответствиис входнымиданными получаемзначение Uп= 17В.Для подборатрансформаторапо мощностииспользуемформулу:

P= U_пI²_выхmax1,1= 230 Вт.

Наличиедополнительногоотрицательногонапряженияпитания обусловленоособенностямиоперационногоусилителя. Оно выбираетсяисходя из условиянеобходимостиполученияминимальногонапряженияна выходе ОУменее 0,4В (иначе на выходестабилизаторамы не получим0 В). С учетомдопуска вполнедостаточноUпдоп = 7 В.

1.2 Расчетвыпрямителей

Выпрямительнапряженияосновногопитания былвыбран мостовой.Для его нормальнойработы необходимоправильноподобрать диодыисходя из следующихсоотношений:

2U_обvmax>U_п*.

P_max>P_вых.

I_прmax>I_выхmax.

Такимтребованиямудовлетворяетдиод КД 206 А (егопараметры
U_обрmax=400В, I_прmax=10A,U_пр

Выпрямительдополнительногопитания былвыбран однополупериодный,на основеполупроводниковогопитания былвыбран однополупериодныйна основеполупроводниковогодиода маркиКД 102 А (U_обрmax=250В, I_прmax=100A,U_пр

1.3 Расчет фильтров

Для сглаживанияпульсацийнапряженияпитания используютсяС – фильтры.Выбор емкостиконденсаторадля таких фильтровпроизводитсяисходя изсоотношения:

СТ/R_Н.

где Т – периодпульсацийнапряженияпосле выпрямителя.

R_Н– сопротивлениеусловной нагрузки.

В своюочередь R_Нопределяетсяпо формуле

R_Н= U_min/I_max.

В данномслучае С1 = 2500 мкФ,С2 = 20 мкФ.

1.4 Расчетстабилизатора

Стабилизаторсостоит изисточникаопорного напряжения(ИОН), регулирующегоэлемента, элементасравнения исхемы защитыот короткогозамыкания. ИОНреализованна стабилитронеVD5,постоянныхрезисторахR1и R2и переменномR3.СтабилитронVD5выберемКС156А (U_ст=5,6 В, Iст= 3..55 мА, Iстном= 10 мА, Рmax= 0,3 Вт).

На выходеОУ необходимосформироватьсигнал 0 .. 10.2 В (сучетом потерьна база-эмитерномпереходе ирезисторе R6).Если подобратькоэффициентусиленияК_у= 2, то с учетомК_уна входе ОУнеобходимосформироватьнапряжение0..5.1 В. Исходя изэтого подбираемделитель R2R3:

[R3/(R2+ R3)]Uст= 5,1 В .

ПустьR3= 1.2 кОм. Тогда R2= 110 Ом.

РезисторR1служит дляформированиятока стабилизациии выбираетсяследующимобразом:

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

Регулирующийэлемент реализованна основе транзистораVT1.Он выбираетсяисходя из следующихусловий:

Рдоп

Iкmax1,7,

Uкэmax> Uпmax.

В данномслучае вполнеподойдет КТ827А(Pдоп= 125 Вт, Uкэmax= 100 В, Iкmax= 20 А, 750).

Требуемыйток базы Iб= 3/750 = 4 мА.

Операционныйусилитель DA1выбираем исходяиз ограничений:

IвыхmaxIб,

UвыхmaxUmax+ 1,2 В.

ТакимтребованиямудовлетворяетК140УД6. Его параметры:Iвыхmax= 25 мА, Uвыхmax= 11В, Uп= 15В, Iвх= 100 нА.

Вышебыл выбранкоэффициентусиленияК_у= 2, следовательнорезисторы R4и R5должны бытьравны. Выберемих номиналыпо 2,4 кОм.

Схемазащиты от КЗреализованатранзистореVT2,резисторе R6

Исходяиз условия, чтопри токе I= Imax1,23,5 А падениенапряженияна резистореR6должно составлятьпримерно 0,63 В,имеем:

R6= 0,63/3,5 = 0,18 Ом.

ТранзисторVT2надо подобратьтак, чтобы:

Iкmax> Iоувых max,

Uкэmax> Uоувых max,

Pmax> Iоувых maxUоувых max1,7= 0,46 Вт.

Подэти требованияподходит транзисторКТ602А (Iкmax= 75 мА, Uкэmax= 120 В, Pmax= 0,85 Вт).

2 Дешифратор

2.1 Постановказадачи

Во второйчасти курсовогопроекта намтребуетсяразработатьцифровую схемудешифраторадвоичного кодав шестнадцатеричный.Данные (четырехразрядныйдвоичный код)подаются навход дешифраторподаются спомощью генератораимпульсов.На выходахдешифратораформируетсядополнительныйкод. Исполнительнымустройствомданной системыявляетсяполупроводниковыйиндикатор,высвечивающийполученныйрезультат.

2.2 Принципработы схемы

Cхемадешифраторадвоичного кодав шестнадцатеричныйработает последующемупринципу.Импульсыс генератораприходят навход +1 счетчикаD2.Счет идет наувеличительот 0 до 15. При достижении15 следующимимпульсомсчетчик обнуляетсяи на выходе ГС_Uпоявляетсяимпульс концасчета, которыйсчитаетсясчетчиком D3(счетчик десятков).С выхода счетчикакод числа посчитанныхимпульсовподается навходы адресовППЗУ ( программируемоеПЗУ). В ППЗУ всоответствующиеячейки записанысемисегментныекоды для отображенияна индикаторахD6и D7цифр от 0 до 9 исимволов A,B ,C,D,E,F.

В соответствиис таблицей:

Такимобразом, поданныйкод числа наадресные входывыбирает одноиз 32 восьмибитныхслов, котороепоявляетсяна его выходах.Вход CSслужит дляперевода выходовв третье состояние.Микросхемаиндикатораимеет общийкатод и разныеаноды. такимобразом, еслина сегментподается сигнал«0», то он загорается,если «1» - нет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результатепроделаннойработы былиразработаны:принципиальнаясхемакомпенсационногостабилизаторанапряженияи логическаясхема дешифраторадвоичного кодав шестнадцатеричный.

Проектированиепо первой части,расчет параметровстабилизатора,ознакомлениес принципамиработы схемызащиты от короткогозамыканияпомоглов усвоенииоснов схемотехническогомоделирования.Знание принциповработы компенсационногостабилизаторанапряженияпоможет искатьнеполадки всуществующихустройствахи проектироватьновые в процессепроизводственнойдеятельности.

Всебольшее распространениецифровых устройствподтверждаетважностьработ, проделанныхв процессеразработкиустройствапо второй частипроекта. Наоснове стандартныхсерийных микросхембыл создандешифратор
двоичный - шестнадцатеричный,что подтверждаетуниверсальностьи потенциальноширокие возможностицифровой электроники,как важнейшегоэлементав современныхавтоматизированныхсистемах управления.

ЛИТЕРАТУРА:

1. КарпенкоП.Ф. Источникипитания. Схемотехникакомпенсационныхстабилизаторовнапряжения.Методическиеуказания. -Краснодар:изд.КПИ, 1992.

2. ГорбачёвГ.Н., ЧаплыгинЕ.Е. Промышленнаяэлектроника.- М.: Энергоатомиздат,1998.

3. Хоровиц П., ХиллУ. Искусствосхемотехники:в 3-х томах: Т. 1.Пер. с англ. –4-еизд. перераб.и доп. – М.: Мир,1993.

Приложение1

Приложение2

Приложение3

Приложение4

МинистерствообразованияРФ

Кубанскийгосударственныйтехнологическийуниверситет

ЗАДАНИЕ

На курсовуюработу ____________Курсовойпроект_____________________Студенту гр. ____99-КТ-61______Дмитриеву А. А.______________________Подисциплине_________________Электроника_______________________Темакурсовойработы:_____Разработкакомпенсационногостабилизаторанапряженияна базе операционногоусилителя (ОУ).Разработкацифровогологическогоустройства.____________________________________________Исходные данные__________Uвх_=220 В (+10%, -15%), Кст = 0,1_________Uвых = 0..-9 В,_Iвых =3 А_____________________________________________ 1.Выполнитьрасчеты:

Компонентовсхемы параметрическогостабилизатора,(ИОН) – источникаопорногонапряжения,схемы элементасравнения (ОУ),схемы защитыот_КЗ.____________________________________________________________2. Выполнитьграфическиеработы:

___Схемакомпенсационногостабилизаторанапряжения_______________ _

___Схемадешифраторадвоичного кодав шестнадцатеричный
3.Оформитьрасчетно-пояснительнуюзаписку

4. Основнаялитература

__КарпенкоП.Ф. Источникипитания. Схемотехникакомпенсационных__стабилизаторовнапряжения.Методическиеуказания________________________Заданиевыдано________________20марта 2001г.__________________________Сроксдачи работы________________25мая 2001г.______________________ Заданиепринял________________________________________________________Руководительпроекта________________АлещенкоВ.И.__________________ Работазащищена____________________________________________________Соценкой__________________________________________________________

ЧЛЕНЫКОМИССИИ

МинистерствообразованияРоссийскойФедерации

Кубанскийгосударственныйтехнологическийуниверситет

Кафедра АПП

КурсовойПроект

Дисциплина:Электроника

Тема:"Разработкакомпенсационногостабилизаторанапряженияна базе операционногоусилителя (ОУ).Разработкацифрового

логическогоустройства".

Разработал: студентгруппы
99-КТ-61
ДмитриевАлександр.

Руководитель:Алещенко В.И.

г. Краснодар2000 г.