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.
КАПП000000.606.ПЗ.01 | |||||||||
Разраб. | Дмитриев | 23.05 | Пояснительнаязаписка | Стадия | Лист | Листов | |||
Консулт. | К | 4 | 13 | ||||||
Руковод. | Алещенко | КубГТУ | |||||||
Зав.каф. | Асмаев | ||||||||
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= UпI2выхmax1,1= 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:
2Uобvmax>Uп*
.Pmax>Pвых.
Iпрmax>Iвыхmax.
Такимтребованиямудовлетворяетдиод КД 206 А (егопараметры
Uобрmax=400В, Iпрmax=10A,Uпр
Выпрямительдополнительногопитания былвыбран однополупериодный,на основеполупроводниковогопитания былвыбран однополупериодныйна основеполупроводниковогодиода маркиКД 102 А (Uобрmax=250В, Iпрmax=100A,Uпр
1.3 Расчет фильтров
Для сглаживанияпульсацийнапряженияпитания используютсяС – фильтры.Выбор емкостиконденсаторадля таких фильтровпроизводитсяисходя изсоотношения:
СТ/RН.
где Т – периодпульсацийнапряженияпосле выпрямителя.
RН– сопротивлениеусловной нагрузки.
В своюочередь RНопределяетсяпо формуле
RН= Umin/Imax.
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 (Uст=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 подобратькоэффициентусиленияКу= 2, то с учетомКуна 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
Iкmax1,7,
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:
IвыхmaxIб,
UвыхmaxUmax+ 1,2 В.
ТакимтребованиямудовлетворяетК140УД6. Его параметры:Iвыхmax= 25 мА, Uвыхmax= 11В, Uп= 15В, Iвх= 100 нА.
Вышебыл выбранкоэффициентусиленияКу= 2, следовательнорезисторы R4и R5должны бытьравны. Выберемих номиналыпо 2,4 кОм.
Схемазащиты от КЗреализованатранзистореVT2,резисторе R6
Исходяиз условия, чтопри токе I= Imax1,23,5 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 maxUоувых max1,7= 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 ГСUпоявляетсяимпульс 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:
Адреса | ВыходыDO | ||||||||||
| A3 | A2 | A1 | A0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| A | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| B | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| C | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| D | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| E | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| F | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
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
КАПП000000.606.Э3.1 | |||||||||
Разраб. | Дмитриев | 23.05 | Компенсационныйстабилизаторнапряжения Схема электрическаяпринципиальная | Стадия | Лист | Листов | |||
Консулт. | К | 1 | 1 | ||||||
Руковод. | Алещенко | КубГТУ | |||||||
Зав.каф. | Асмаев | ||||||||
Приложение2
| Обозн. | Наименование | Кол. | Примечание |
| Стандартныеизделия | |||
| Конденсаторы | |||
| С1 | 2500 мкФ | 1 | |
| С2 | 20 мкФ | 1 | |
| Микросхемы | |||
| DA1 | ОперационныйусилительК140УД6 | 1 | |
| Резисторы | |||
| R1 | 1к±10% | 1 | |
| R4,R5 | 2,4к±10% | 2 | |
| R2 | 0,12к±10% | 1 | |
| R3 | 1,2к±10% | 1 | Подстроечный |
| R6 | 0,18 Ом ± 5% | 1 | Намоточный |
| Трансформаторы | |||
| Т | 220/17/7/230 Вт | 1 | |
| Диоды | |||
| VD1,.., VD4 | КД206А | 4 | |
VD6 | КД102А | 1 | |
| VD5 КС | КС156А | 1 Стабилитрон | Стабилитрон |
| Транзисторы | |||
| VT1 | КТ827А | 1 | |
| VT2 | КТ602А | 1 | |
КАПП000000.606.ПЭ3.1 | |||||||||
Разраб. | Дмитриев | 23.05 | Компенсационныйстабилизаторнапряжения Спецификация | Стадия | Лист | Листов | |||
Консулт. | К | 1 | 1 | ||||||
Руковод. | Алещенко | КубГТУ | |||||||
Зав.каф. | Асмаев | ||||||||
Приложение3
КАПП000000.606.П3.2 | |||||||||
Разраб. | Дмитриев | 23.05 | Дешифратор Схема электрическаяпринципиальная | Стадия | Лист | Листов | |||
Консулт. | К | 1 | 1 | ||||||
Руковод. | Алещенко | КубГТУ | |||||||
Зав.каф. | Асмаев | ||||||||
Приложение4
| Обозн. | Наименование | Кол. | Примечание |
| Стандартныеизделия | |||
| Микросхемы | |||
| DD1 | 1 | ||
| DD2 DD3 | К155ИЕ7 | 2 | |
| DD4 DD5 | К155РЕ3 | 2 | |
| Индикаторы | |||
| DD6 DD7 | АЛC324Б | 2 | |
| Резисторы | |||
R1 | 1к±10% | 1 | |
| Конденсаторы | |||
| С | 550 мкФ | 1 | |
КАПП000000.606.ПЭ3.2 | |||||||||
Разраб. | Дмитриев | 23.05 | Дешифратор Спецификация | Стадия | Лист | Листов | |||
Консулт. | К | 1 | 1 | ||||||
Руковод. | Алещенко | КубГТУ | |||||||
Зав.каф. | Асмаев | ||||||||
КАПП000000.606.ПЗ.01 | |||||||||
Разраб. | Дмитриев | 23.05 | Дешифратор Спецификация | Стадия | Лист | Листов | |||
Консулт. | К | 1 | 1 | ||||||
Руковод. | Алещенко | КубГТУ | |||||||
Зав.каф. | Асмаев | ||||||||
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
Доценткафедры АПП
Зав. кафедройАПП
\ ХазнаферовВ. А. \
\проф.Асмаев М. П. \
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.