Передающее устройство одноволоконной оптической сети (стр. 9 из 20)

Так как потребляемая схемой мощность небольшая, в качестве стабилизатора DA5 возьмем специально предназначенную микросхему КР142ЕН5, обеспечивающую выходное напряжение + 6В и ток в нагрузке до 1А. Данная микросхема обеспечивает коэффициент пульсаций на выходе примерно 0.03. Для нормальной работы напряжение на входе микросхемы должно быть не менее 10Вольт, поэтому конденсатор С19 выбираем на рабочее напряжение 25В и емкостью 1000мкФ. VD20 обеспечивает индикацию. Стабилизатор DA5 включен по типовой схеме. С20=С21=2,2мкФ.

Для выходного напряжения питания ±15В целесообразно взять микросхему стабилизатора КР142ЕН6А (DA4), обеспечивающую выходное напряжение ±15В при токах в нагрузке до 300мА. Для нормальной работы микросхемы, напряжение на входах DA4 должно составлять ±20В, поэтому конденсаторы С11 и С12 выбираем на рабочее напряжение 25В и ёмкостью 1000мкФ. Стабилизатор DA4 включен по типовой схеме включения и его основные элементы имеют значения: С13=С14=С15=С16=0,1мкФ; С17=С18=2,2мкФ.

Расчёт диодных выпрямителей

Поскольку в преобладающем большинстве конструкций блоков питания используется двухполупериодный выпрямитель, диоды которого включены по мостовой схеме, о выборе его элементов здесь и пойдет речь.

При расчете выпрямителя нужно правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на выходе диодного моста (или входе следующих цепей) Uвых VD и потребляемый ток I_н.

Рассчитаем диодный выпрямитель для Uн= +6В. Исходными данными будут Uвых VD= 10В и I_н.=20мА.

Определим переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора:

, где

В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по таблице4.1.

Таблица 4.1

Коэффициент	Ток нагрузки, А
Коэффициент	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35
В	0,8	0,9	1	1,1	1,2	1,3
С	2,4	2,3	2,2	2,15	2,1	2

По току нагрузки определяем максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

, где

С- коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяют по табл. 4.1).

Подсчитываем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

Для уменьшения габаритов печатной платы целесообразно использовать диодную сборку КЦ407А (DA6) , у которой значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения превышают расчетные.

Определяем емкость конденсатора фильтра:

Выбираем конденсатор фильтра 1000мкФ Х 25Вольт.

Так же по аналогии расчитываем выпрямительные диоды и ёмкости фильтров для стабилизатора на ±15В:

С12=С11=1000мкФх25В, и выбираем диодную сборку КЦ412А (DA7).

Расчет трансформатора

Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (UІІ) и максимальный ток нагрузки (I_н), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:

Определяем значение тока, текущего через вторичные обмотки трансформатора ІІ и ІІ’:

Определим мощность, потребляемую выпрямителем от вторичных обмоток трансформатора:

Подсчитываем мощность трансформатора:

Определяем значение тока, текущего в первичной обмотке:

, где

UІ - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

Исходя из полученных расчётных данных выбираем из справочника трансформатор питания типа ТПП261-127/220-50.

4.8 Расчёт ёмкостей в схеме оптического передающего устройства

4.8.1 Расчёт эмиттерной ёмкости

Ёмкость эмиттера Сэ определяется значением сквозной крутизны эмиттерного тока и периодом повторения импульсов в информационном сигнале. Поскольку скорость передачи проектируемого устройства 8.5Мбит/с, то частота HDB сигнала на входе преобразователя кода FHDB=8.5МГц. Поскольку в линейном коде СМI длительность импульсов в два раза короче, чем в HDB сигнале, то частота модулирующего сигнала FCMI=8.5×2=17 МГц.

Отсюда период следования импульсов:

Тогда ёмкость эмиттера:

4.8.2 Расчёт разделительной ёмкости

Разделительная ёмкость Ср должна вносить минимальные искажения во фронт импульсов. Для этого постоянная времени цепи должна удовлетворять условию:

где tи = T = 59нс – длительность импульса (для сигнала CMI равна периоду сигнала).

Тогда значение разделительной ёмкости:

где Rн – сопротивление нагрузки согласующего усилителя (входное сопротивление прямого модулятора).

Rвыхсус – выходное сопротивление согласующего усилителя:

где Rвыхоу = 300 Ом – выходное сопротивление операционного усилителя

4.8.3 Расчёт ёмкостей фильтров

Ёмкость фильтра в цепи модулятора Сф определим по формуле:

где Dф = 10% - подъём плоской вершины импульса.

Значение ёмкости фильтра в цепи АРУ найдем по следующей формуле:

где Fн = FCMI/10000 = 850 Гц – частота среза фильтра.

4.9 Номиналы элементов схемы

Номиналы резисторов и конденсаторов схемы определяются в соответствии с существующими стандартными номиналами, выпускаемыми промышленностью.

Таким образом, в схеме модулятораимеем следующие номиналы элементов:

R10=5.6кОм; С2=10пФ;

R11=1.8кОм; С4=0,068мкФ;

R13=33Ом; С5=100мкФ;

R14 =10Ом; С3=0,022мкФ;

R12=33Ом;

R9=22Ом.

В схеме согласующего усилителя:

R1=R3=R4=180кОм; R7=50кОм;

R2=120Ом; R8=27кОм;

R5=10Ом; R20=3кОм;

R6=27кОм; С1=0.01мкФ;

В схеме устройства АРУ:

R15=220Ом;

R16=22Ом; С10=0,1мкФ;

С6=0,1мкФ; С8=0,1мкФ;

С7=0,1мкФ; С9=0,1мкФ;

В схеме температурной стабилизации:

R25=R26=1кОм; R31=100кОм; R30=10кОм; R28=1,44кОм;

R27=13кОм; R29=15кОм; R32=100Ом;

В схеме блока питания:

R40=750 Ом;

C11=C12=C19= 1000 мкФ;

C13=C14=C15=C16= 0,1 мкФ;

C17=C18=C20=C21= 2,2 мкФ;

Остальные:

К140УД11(DA1), К175ДА1(DA2),К544УД1(DA3),КР142ЕН6А(DA4),

КР142ЕН5(DA5),КЦ407А(DA6), КЦ412А(DA7),

ИЛПН-203(VD1),КД102A(VD3), АЛ102А(VD20),

КТ660Б(VT1),КТ337А(2шт)(VT2,VT3),

ТПП 261-127/220-50(T1).

5. Конструктивный расчёт печатной

платы одноволоконной

оптической системы передачи

5.1 Выбор материала печатной платы

Материал печатной платы должен обладать высокой механической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами, иметь высокую нагревостойкость, а также иметь высокую степень агдезии печатных проводников.

Основными наиболее часто употребляемыми материалами печатных плат являются гетинакс и стеклотекстолит. Проведём сравнительный анализ этих материалов.

Основные характеристики гетинакса и стеклотекстолита приведены в таблице 4.1.

Таблица 5.1 Основные характеристики материалов предназначенных для изго-товления печатных плат.

Материал

Плотность

Рабочая температура

°С

Удельное сопротивление

Гетинакс

ГФ1-50

ГОСТ 10316-78

1,4

-60

+105

Стеклотекстолит

СФ-2-35

ТУ16-503-161-83

1,5

294

-60

+105

Гетинакс значительно дешевле стеклотекстолита. Гетинакс также легче обрабатывается, что способствует повышению технологичности платы.