výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

Výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

2008 Katedra elektroniky Konstrukce elektronických zařízení

Parametrický stabilizátor napětí s tranzistorem

U 1

I1

R

IC

U CE I E = I 2

U 2

I3 U ZD

IB

U BE

U R

IZD D

T

U U U

U U UZD BE

ZD BE

2

2

U U UCE1 2

II

hBC

E

21

I I I RU U

IB ZDZD

31

3

Funkce stabilizátoru je založena na konstantní velikosti napětí UZD. Pokles výstupního napětí způsobí zvětšení UBE a tím větší otevření tranzistoru. Obdobně zvětšení výstupního napětí způsobí zmenšení UBE a tím přivření tranzistoru. Parametrický stabilizátor je zatěžován (minimálně) proudem do báze tranzistoru.



Zpětnovazební stabilizátor napětí s tranzistorem

U 1

U EB1

U EC1 IC1

IZDT 1

T 2

U BE2

ID

U 2

R 2

R 1U R1

D 1

Funkce stabilizátoru je založena na konstantní velikosti napětí UZD. Vzroste-li např. výstupní napětí U2, potom při UZD = konst. vzroste i napětí na R1, a to rychleji než na děliči tvořeném R2. Tranzistor T2 se tak přivře a omezí velikost IB1. Přivřením T1 vzrůstá hodnota odporu C-E a klesá tak výstupní napětí.

U U U P U I U IEC C EC C EC1 1 2 1 1 1 1 2 . .

Návrh T1:

Proud Zenerovou diodou volíme tak, aby její p.b. ležel za kolenem její závěrné charakteristiky, např. o velikosti IZD = 10 mA. Zenerovo napětí musí být menší než napětí výstupní:

U UZD 2

II

h

RU U

I I

BC

E

ZD

ZD B

11

21 1

12

1

Návrh T2: U U U R I ICE BE ZD B2 1 1 1 1 .

P U IC CE C2 2 2 .

II

hBC

E2

2

21 2

Výstupním děličem, tvořeným rezistorem R2, volíme proud mnohokrát vyšší než je IB2: I ID B 2

RU

ID2

2

Pomocí P2 můžeme přesně nastavit požadovanou hodnotu výstupního napětí U2 tak, aby potenciál běžce P2 byl právě o UBE2 větší než napětí UR1.



Zpětnovazební stabilizátor napětí s operačním zesilovačem

Funkce stabilizátoru je založena na konstantní velikosti napětí UZD. Operační zesilovač reaguje na změnu napětí na invertujícím vstupu, které je přiváděno z trimru R5, zatímco na neinvertujícím vstupu je udržováno konst. napětí UZD.

Zenerovu diodu volíme s napětím odpovídajícím U2 a proudem IZD v oblasti nad kolenem závěrné charakteristiky.Pokud používáme nesymetrické napájení OZ volíme Zenerovu diodu obvykle s napětím poloviční hodnoty napětí napájecího, aby vstupy OZ pracovaly přibližně ve středu nesymetrického napájecího napětí. Stejnou hodnotu napětí musíme přivádět i na druhý vstup OZ z výstupního děliče, tvořeného trimrem R5.Rezistory R2 a R4 jsou ochranné, volí se shodné a tak velké ohmické hodnoty, aby hodnota odporu Zenerovy diody i hodnota R5 byly proti nim zanedbatelně malé.

Výstupní napětí operačního zesilovače musí s ohledem na úbytek napětí na ochranném rezistoru R3 být rovno:

U 1

R 1

IZD

R 2

D 1 U ZDU 3R 4

IB

R 3

U BE

IEIC

ID

R 5

U 2

T 1

U U UCE1 2 VUCE 3Návrh T1:

E

CBCCEC h

IIIUP

21

.

volíme 3323 RRBE UUUUU

RU

IR

B3

3

RU U

IZD

ZD1

1

RU

ID5

2

Zbývající hodnoty rezistorů:

ID volíme: ID I2



Zvýšení proudového odběru s integrovaným stabilizátorem 78XX

Integrované stabilizátory 78XX jsou konstruovány pro trvalý odběr 1A. Proto je nutno do zapojení zakomponovat prvek, který převezme zbývající proud.Na rezistoru R1 vzniká úbytek napětí vlivem protékajícího proudu do stabilizátoru 7805. Tento úbytek napětí UR1 spolehlivě otevírá tranzistor T1. Ten pak převezme zbývající proud a vede jej až na výstupní stranu.Rezistor R1 volíme v hodnotách od 0,7R do 1R.

Zvýšení proudového odběru s 7805 na hodnotu 5A

Varianta pro záporné napětí -15V s 7915

Zvýšení proudového odběru s 7805 na hodnotu 5A s proudovou ochranou proti zničení tranzistoru při zkratu na výstupu. Tranzistor T1 omezuje velikost proudu tranzistorem T2,a tím ho chrání proti proudovému nebo výkonovému přetížení.



Filtry pro odrušování zařízení malých výkonů

Vybraná schémata pro odrušení zařízení malých výkonů: a) základní zapojení; b) rozšířené zapojení; c) základní schéma odrušení výstupu spínaného napájecího zdroje

Schématické znázornění cest rušivých proudů u spínacích zdrojů.

Na obrázku níže jsou naznačeny některé rušící zdroje – spínací tranzistor a dioda.

Síťový odrušovací filtr vestavěný v přístrojové zásuvce a jeho vnitřní zapojení

Doporučené hodnoty velikosti kondenzátorů použitých jako samotný odrušovací prvek – např. u napájecích přívodů integrovaných obvodů



Aktivní filtryVyužívají aktivního prvku, dnes již výhradně OZ. Výhoda spočívá v tom, že se jejich konstrukce obejde bez cívek a že zesilovač kompenzuje útlum, který vzniká na pasivních součástkách (R,C). Další výhodou je impedanční oddělení vstupu a výstupu a také příznivý poměr vstupní a výstupní impedance filtru.

Návrh filtru DP 1. řádu:

Doplní propust 1. řádu

Pro dolní mezní kmitočet platí vztah:

RCfD 2

1

a následně volíme hodnoty R a C tak, abychom dosáhli požadovaného mezního kmitočtu.Napěťové zesílení pro jakýkoli kmitočet f zjistíme dle vztahu:

Základní vztahy:

1

22

1

1

1

1

R

RUU

RCjUU

x

x 2/1

1

dffA



Aktivní filtry

Návrh filtru DP 2. řádu:

Doplní propust 2. řádu

Pro dolní mezní kmitočet platí vztah:

RCfD 2

1

Kde R = R1 = R2 a C = C1 = C2

Základní vztahy:

4231

4231

4213

4212

42

4

3

42 1

ZZZZ

ZZZU

ZZZZ

ZZZUU

ZZ

ZUU

R

R

U

UA

y

yx

x

(Z1) (Z2)

výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

Documents