Проектирование мультивибратора

       Активный  элемент усилителя напряжения, т.е. транзистор VT2, должен быть высокочастотным n-p-n транзистором малой мощности с напряжением U_кэ>1,5•E_п2.

       Подойдет  транзистор 1Т311А, который имеет следующие  технические характеристики:

• мощность рассеяния коллектора P_kmax=150 mВт;
• граничная частота f_гр>300 МГц;
• предельное напряжение коллектор-база U_кбо=12 В;
• предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб=2 В;
• максимальный ток коллектора I_kmax=50 mA;
• коэффициент передачи тока базы h₂₁=15 ... 80;
• емкость коллекторного перехода C_k< 2,5 пФ;
• сопротивление коллектор-эмиттер в режиме насыщения r_кэнас<20 Ом.

       Транзистор  VT1 источник тока должен иметь напряжение коллектор-эмиттер U_кэ1>1,5 •Е_п2=9 В. Этому условию удовлетворить транзистор 2Т301Е. Это кремниевый n-p-n транзистор со следующими характеристиками:

• мощность рассеяния коллектора P_kmax=150 mВт;
• предельное напряжение коллектор-база U_кбо=30 В;
• предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб=3 В;
• максимальный ток коллектора I_kmax=10 mA;
• коэффициент передачи тока базы h₂₁=40 ... 180;
• сопротивление коллектор-эмиттер в режиме насыщения r_кэнас<300 Ом.

       Туннельный  диод VD3выбран из условия, что участок его ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением должен быть расположен в диапазоне напряжений, охватывающим рабочую точку U_бэ2 транзистора VT2.

       Выбран  туннельный диод 3Н306Р с параметрами:

• пиковый ток 4,5 ... 5,5 мА;
• напряжение пика не более 0.78 мА;
• напряжение раствора 0,85 ... 1,15 В;
• максимально допустимый постоянный прямой ток 1,2 мА.

       Прямое  напряжение отпирания диода VD2 U_порVD2 должно быть больше напряжения U_VD3 на туннельном диоде VD3. Этому условию удовлетворяет кремниевый диод типа 2Д503Б с параметрами:

• постоянное прямое напряжение при  I_пр=10 мА не более 1,2 В;
• импульсное прямое напряжение при I_примп=50 мА не более 3,5 В;
• обратный ток при U_обр=30 В не  более 10 мкА;
• прямое пороговое напряжение U_пр.пор>5 В.

       В качестве диода VD3 выбирается любой выпрямительный диод. Выберем распространенный диод типа Д220 с параметрами:

• постоянное прямое напряжение при I_пр=50 мА не более 1,5 В при t=25^оС и 1,9 В при t=100^оС;

• импульсное прямое напряжение при I_примп=50 мА не бол. 3,75 В;

• постоянный обратный ток при U_обр= U_обрmax не более 1,0 мкА;
• выпрямительный ток при t=25^оС 50 мА.

 

       

       5 Расчет принципиальной схемы мультивибратора управления

       разверткой  по постоянному току 

  

       Рисунок 3. Принципиальная схема мультивибратора управления

       разверткой осциллографа C1-67 

       Расчет  элементов принципиальной схемы  мультивибратора управления разверткой осциллографа удобно вести по схеме (рис. 3).

       В качестве активного элемента эмиттерного  повторителя выберем транзистор малой мощности, высокой частоты. Напряжение питания эмиттерного повторителя выберем из условия  E_п1>U_вых=1В, т.о., Е_П1=-10 В.

       Подойдет  транзистор 1Т308А, который имеет следующие  характеристики:

• мощность рассеяния коллектора P_kmax=150 mВт;
• граничная частота f_гр>90 МГц;
• предельное напряжение коллектор-база U_кбо=20 В;
• предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб=3 В;
• максимальный ток коллектора I_{к мах}=50 мА;
• коэффициент передачи тока базы h_{21 э}=20..75.

       По  семейству выходных ВАХ выберем  ток покоя коллектора  

       I_{k max}=3 мА. Падение напряжения на сопротивлении R11  должно составлять примерно 0.1Е_п.

       

 

            Резистор R8 обеспечивает необходимое напряжение смещения рабочей точки: 

       

   , 

         где 

       

 

            По входной ВАХ из справочника определяем  

       

       

. 

            Для расчета величины сопротивления  резистора  R9 определим напряжение питания усилителя напряжения (VT2) из условия , выберем Е_п=+6 В.  

       

. 

         Падение напряжения на резисторе  R6 должно составлять примерно 2В, т.е. U_R6=I_к2R₆=2 В, тогда: 

       

 

             Выберем активный элемент усилителя  напряжения, т.е. транзистор VT2. Это должен быть высокочастотный n-p-n транзистор малой мощности с напряжением , здесь 1.5-коэффициент запаса.

               Подойдет транзистор 1Т311А, который имеет следующие технические характеристики:

• мощность рассеяния транзистора Р_{к мах}=150 мВт;
• граничная частота ;
• предельно допустимое напряжение коллектор-база U_кб0=12 В;
• предельно допустимое напряжение эмиттер-база U_эб0=2 В;
• максимальный ток коллектора I_{к мах}=50  мА;
• коэффициент передачи тока базы h₂₁=15..80.

       По  семейству выходных ВАХ, приведенных в справочнике, выберем ток покоя транзистора VT2- I_к2=1.5 мА, при U_кэ=3.7 В.

           Учитывая то, что ток делителя  R8,R9 так же протекает через резистор R6. Определим величину резистора R6: 

       

       

 

            Тунельный диод VD3 выбираем из условия, что участок его ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением должен быть расположен в диапазоне напряжений, охватывающем рабочую точку U_бэ2 транзистора VT2.

            Ток базы VT2 составит: 

       

 

           По входной ВАХ определяем 

       Подойдет  туннельный диод 3И306Р. Для «развязки» туннельного диода VD3 и транзистора VT2 служит резистор R7. Его величина выбирается из условия .

           Выберем R7=100 Ом.

           Транзистор VT1 источника тока должен иметь . Этому условию удовлетворяет транзистор 2Т301Е, это кремниевый n-p-n транзистор с коэффициентом передачи тока базы h₂₁=40..180; мощность рассеяния коллектора P_{к мах}=150 мВт; максимальный ток коллектора I_{к мах}=10 мА, U_{кб0 мах}=30 В, U_эб0=3 В.

           По семейству выходных ВАХ  выберем ток покоя транзистора  VT1     I_к1=2 мА , при U_кэ1=4 В.

       

 

           Учитывая, что напряжение на диоде  VD3=U_бэ2 и падение напряжения на резисторе R7      -- малая величина, имеем: 

       

,

       

. 

           Из справочника, по ВАХ туннельного  диода, имеем 

       

, тогда

       

. 

            Прямое напряжение отпирания  диода VD2 U_VD3 на туннельном диоде U_порVD2>U_VD3. Этому условию удовлетворяет кремниевый диод типа КД503Б или 2Д503Б с .

       Диод  VD1 – любой кремниевый маломощный с прямым током

.

           Подойдет распространенный диод  типа Д220.

           Ток делителя R1,R2 принимаем равным

           Напряжение на базе транзистора  VT1 определяется, как

        .

           По входной ВАХ транзистора VT1 из справочника находим 

       

,

       

. 

          По закону Кирхгофа  .

          Возьмем ток делителя с запасом:I_д=0.16 мА.

       

,  

       где ток VD1 определяем по ВАХ диода из справочника: 

       

,

       

,

       

, 

       

, 

       где напряжение управления Е_упр выбрано равным 50 В. 

       

. 

            Мощности, рассеиваемые резисторами,  не превысят 0.25 Вт. Поэтому можно применить резисторы МЛТ-0.25.

            В ходе расчета по постоянному  току были определены:

       VT1-2T301E           VD1-Д220

       VT2-1T311A           VD2-2Д503Б

       VT3-1T308A           VD3-3И306Р

       R1=15 кОм        МЛТ-0.25

       R2=10 кОм        МЛТ-0.25

       R3=220кОм       МЛТ-0.25

       R4=270 кОм      МЛТ-0.25

       R5=820 Ом        МЛТ-0.25

       R6=820 Ом        МЛТ-0.25

       R7=100 Ом        МЛТ-0.25

       R8=10 кОм        МЛТ-0.25

       R9=6.8 кОм       МЛТ-0.25

       R10=220 Ом      МЛТ-0.25

       R11=330 Ом      МЛТ-0.25 
 

       6 Расчет принципиальной схемы мультивибратора     управления

       разверткой  по временному току 

          В результате расчета по переменному  току  схемы мультивибратора управления  разверткой (рис.3) определим номиналы  конденсаторов.

          Величину емкости С₆ выбираем исходя из постоянной времени t корректирующей цепочки R₉C₆ , постоянная времени этой цепи 

        

       

. 

           Здесь f_в=10 МГц – верхняя граничная частота исследуемого сигнала (из паспорта), 0.707 – уровень, по которому определяется полоса пропускания.

           Тогда из    найдем .

           Аналогично определяем емкость  С₇, исходя из постоянной времени R₁₁C₇ – цепочки.

        , отсюда  .