Разработка электронного устройства (стр. 3 из 3)
Выходное напряжение усилителя зависит от входных в соответствии с уравнениями:
Резисторы
, 
, R4, 
выбираем из условияПринимаем
.2.11 Расчет компаратора
Компаратор должен обеспечивать на выходе уровень логического нуля для ТТЛ или КМОП при UвхÎ[-1;0.55] В и уровень логической единицы при UвхÎ[0.55;3] В.
Для обеспечения этого условия необходимо подать на инвертирующий вход напряжение
, а на неинвертирующий вход подать Uвх (выходное напряжение операционного усилителя).Рассчитываем делитель напряжения
и 
.Пусть через резистор
протекает ток; 
; 
Недостатком компаратора является то, что уровни выходных напряжений, определяемые напряжениями источников питания, обычно не соответствуют логическим уровням цифровых ИМС. Это затрудняет их совместную работу, и требуется специальное согласующее устройство, преобразующее выходные уровни компаратора в логические уровни цифровых ИМС. В данном компараторе необходимо поставить на выходе стабилитрон (обратно включенный), который будет подключен к общей точке. Возьмем стабилитрон КС147А, для которого
При подключении этого стабилитрона отрицательное напряжение будет проходить через него как через обычный диод, а при превышении положительным напряжением величины напряжения стабилизации он будет открыт в обратном направлении и напряжение на выходе не превысит уровня логической единицы для ТТЛ.Компараторы следует выполнить на операционном усилителе К140УД6 – Для I –IV каналов, и К140УД6Б – для пятого канала
3. Составление кары Карно и ее минимизация
1) составляем карту Карно, располагая по вертикали и горизонтали значения входных переменных таким образом, что при переходе от одного квадрата к другому изменялось значение только одной переменной (по аналогии с кодом Грея);
2) записываем в квадраты карты Карно значение выходных переменных, соответствующей данным наборам значений выходных переменных.
3) описываем обведенные квадраты как произведения входных функций или их инверсные значения;
4) производим минимизацию карты Карно и, используя булеву алгебру, представляем искомую логическую функцию суммой значений соответствующих квадратов;
5) по полученному выражению изображаем принципиальную схему, пользуясь элементами “ИЛИ-НЕ”.
Составим карту Карно по таблице истинности:
| Выходная переменнаяY | Входные переменные | |||||
| Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | Х5 | Х6 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Для остальных наборов X значение Y=0.
Тогда карта Карно выглядит следующим образом:
| X4X5X6X1X2X3 | 000 | 001 | 011 | 010 | 110 | 111 | 101 | 100 |
| 000 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 001 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 011 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 010 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 110 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 111 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 101 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 100 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
На основании полученных результатов построим логическую схему.
4. Расчет блока питания
Разработаем трансформаторный источник питания от сети 220В.
Исходные данные:
, 
, 
.Рассчитаем ток нагрузки блока питания
Усилитель на биполярном транзисторе
Усилители на ОУ, повторители, компараторы, сумматоры, дифференциатор, интегратор, выбрали из справочника, и их марки К140УД7 и К140УД6Б.
Логические схемы
Общий потребляемый ток
Выберем стабилитрон для источника питания ±15В.
Выбираем 2 стабилитрона КС215Ж с напряжением стабилизации
Для КС215Ж с напряжением стабилизации
Рассчитаем выпрямитель для питания ±15В
Выберем диод Д229В
Выберем стабилитрон для источника питания +90В.
Выбираем Д817Г с напряжением стабилизации
Для Д817Г с напряжением стабилизации
Рассчитаем выпрямитель для питания +90В
Выберем диод Д229Г
Рассчитаем коэффициент трансформации
Рассчитаем мощности, потребляемые всеми усилителями и микросхемами.
Усилитель на биполярном транзисторе:
Усилители на ОУ, повторители, компараторы, сумматоры, дифференциатор, интегратор, выбрали из справочника, и их марка 140УД7
Все резисторы
Так как логические схемы потребляют очень малую мощность, то ею можно пренебречь.
Общая потребляемая мощность
Заключение
Для реализации электронной схемы управления понадобится 6 каскадов усилителей на биполярном транзисторе КТ315Е, 23 операционных усилителей 140УД7, 3 элемента «ИЛИ-НЕ» (К561ЛЕ10), 1 элемент «НЕ» (К561ЛН2), 1 элемент «И-НЕ» (К561ЛА7).
Список литературы
1. В.И. Галкин, А.Л. Булычев, В.А Прохоренко Полупроводниковые приборы. -2-е изд., перераб. и доп.-Мн.: Беларусь, 1987.-285 с.
2. П. Хоровиц, У.Хилл, Искусство схемотехники. В 2 т. Изд. 3-е, стереотип.- М.:1986.- 598 с.,ил.
3. Ю.С. Забродин, Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 1982- 496 с., ил.
4. Сацукевич М. Ф. Справочные данные по электротехнике.- Мн.: Беларусь. 1983.-95с.
5. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника.-Мн.: Высш. Шк. 1991.-622с.
6. Электронные приборы. В. Н. Дулин, Г. Г. Шишкин М.: 1989. 496 с.
7. Жеребцов И. П. Основы электроники. Л.:-1990.-352 с.
8. Конспект лекций.
9. Интернет.