Генератор синусоидальных колебаний

(11)

Выбираем в качестве сопротивления  R₁ резистор МЛТ-0,25-100 кОм ± 5%, а в качестве сопротивления R₃ резистор МЛТ-0,25-402 кОм ± 5%. Решив уравнение (11) относительно R₂+R_Д найдём сопротивление ветви содержащей диоды и резистор R₃.

Зададимся током через диоды равным 5 мкА. Общее падение напряжения на  R₂ и диодах будет равным:

(12)

Выберем диод КД503Б /8/.  Параметры диода приведены  в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

Uобр, В	10
Uпр, В	1,2
Iпр , мА	20
Uпр мин, В	0,4

 

Таблица 2 –  Параметры диода КД503Б 

 

Из вольтамперной  характеристики диода (приложение А) найдём падение напряжения на нём и его  сопротивление.

_{Очевидно, что обратное напряжение прикладываемое к  одному из диодов будет  равно прямому  напряжению на другом диоде. Прямое напряжение на диоде во много раз меньше обратного максимального напряжения диода, следовательно один из диодов будет всегда закрыт.}

Теперь, зная R_Д можем выбрать резистор R₂. Выбираем МЛТ-0,25-309 кОм ± 5% /7/.

Так как коэффициент усиления операционного усилителя очень большой, полагаем, что напряжение на его входе бесконечно мало. Следовательно, падение напряжения на резисторе R₂ и диодах и будет выходным напряжением операционного усилителя.

(13)

После стабилизации диодом амплитуды коэффициент усиления данного каскада будет равен:

(14)

Отрицательный коэффициент усиления в данном случае означает то, что, операционный усилитель  включен по схеме инвертирующей входной сигнал. Это означает, что выходной сигнал сдвигается на 180° относительно входного.

Так как данный каскад охвачен отрицательной обратной связью, его выходное сопротивление  изменится согласно следующей формуле:

(15)

где k – коэффициент обратной связи;

К – коэффициент  усиления усилителя без обратной связи.

Легко заметить, что при k равной минус 0,5 и К равном 70000 выходное сопротивление уменьшится во много раз.  Выходное напряжения данного каскада будет падать в основном на входном сопротивлении фильтра генератора. Рассчитаем амплитуду на выходе фильтра генератора, используя формулу (9):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчёт  усилителя напряжения

 

Усилитель напряжения состоит из операционного усилителя, резисторов R₆, R₇ и R₈. На вход усилителя подаётся сигнал амплитудой в один вольт.

(16)

Входное сопротивление каскада  очень велико по сравнению с выходным сопротивлением фильтра генератора, поэтому будем считать, что вся  мощность будет приложена к входному сопротивлению усилителя напряжения. Учитывая задание регулировки коэффициента усиления на ±15%, для получения амплитуды необходимой величины нам потребуется усилить входной сигнал в 11,5 раз при максимальном значении K_U и 8,5 раза при минимальном (минус 15%).

В качестве переменного  резистора R8 выберем резистор СП2-2 /7/. Его характеристики приведены в таблице 3. Учитывая его максимальное и минимальное значения сопротивления, можно подобрать значение сопротивления R₇, последовательно соединенное с ним.

 

Диапазон номинальных  сопротивлений	22 – 100´103
Допуск	±20%

 

Таблица 3 –  Основные параметры переменного  резистора СП2-2

(17) (18)

Решив эти уравнения, найдём необходимые значения и . В качестве сопротивления R₆ выберем резистор МЛТ-0,25-33 кОм ± 5% /7/. В качестве сопротивления R₇ выбираем резистор МЛТ-0,25-270 кОм ± 5% /7/.

В качестве операционного  усилителя выберем ОУ 1408УД1 /1/. Его  основные параметры приведены в таблице 4.

 

 

 

 

 

 

Кu	100000
f, МГц	0,8
Rвх, МОм	0,3
Rвых, Ом	250
Vuвых, В/мкс	2
Uвых макс,В	21
Iвых макс,мА	4,2
Uпит,B	27
Iпотр ,мА	4

Таблица 4 – Основные параметры  ОУ 1408УД1

 

Малая частота  генерируемых колебаний позволяет нам сделать вывод, что данный операционный усилитель удовлетворяет нас по скоростным и частотным параметрам. Выходное расчетное напряжение  не превышает максимально возможного выходного напряжения данного операционного усилителя.

Введение отрицательной обратной связи позволяет нам не учитывать выходное сопротивление данного усилительного каскада при его соединении с каскадом усилителя тока.

 

 

4 Расчет основных показателей надежности

 

Надежность - свойство  объекта выполнять требуемые функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в течение заданного периода времени. 
   Надежность представляет собой комплексное сво-во, сочетающее в себе понятие работоспособности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности. 
   Работоспособность - представляет собой состояние ОБ, при котором он способен выполнять свои функции. 
   Безотказность – свойство объекта сохранять свою работоспособность в течение определенного времени. Событие, нарушающее работоспособность объекта, называется отказом. Самоустраняющийся отказ называется сбоем. 
   Долговечность – свойство объекта сохранять свою работоспособность до предельного состояния, когда его эксплуатация становится невозможной по техническим, экономическим причинам, условиям техники безопасности  или необходимости капитального ремонта. 
   Ремонтопригодность - определяет приспособляемость объекта к предупреждению и обнаружению неисправностей и отказов и устранению их путем проведения ремонтов и технического обслуживания. 
   Сохраняемость – войство объекта непрерывно поддерживать свою работоспособность в течение и после хранения и технического обслуживания.

Вероятность безотказной  работы Р(tp)  показывает какая часть изделий будет безотказно работать в течение заданного времени tp

       1>P(tp)>0                                                           

P(tp)≈b/a           (4.1)

Где      a - изделия одного типа

  b – количество исправно работающих изделий

P(tp)=е^-λ(tp)                 (4.2)

Где      е – основание натурального логарифма

λ – интенсивность отказа [1/час ]

   tp – время работы изделия

 

средняя наработка  до отказа Тср 

Тср≈ t/n           (4.3)

Где      t – суммарное время которое наработали m изделий поставленные на испытание

n – количество возникших отказов

λ=1/Тср           (4.4)

Твср=tв/n           (4.5)

Где Твср – среднее время восстановления изделий

Tв – время затраченное на восстановление изделий

Λсум=λ1+λ2+λ3+…+ λn           (4.6)

Интенсивность отказа показывает какая доля всех изделий или элементов данного  типа в среднем выходит из строя за один час работы. 

λ1/час

Рисунок 5 –  интенсивность отказов

 

Здесь промежутки:  0 – t – время приработки изделий

t1 – t2 – время нормальной работы изделий

t2 –>   время отработки изделий

механические  воздействия на радиоэлектронную аппаратуру

• Вибрация, удары, линейное ускорение.
• Воздействие температуры.
• Действие пониженного давления
• Коэффициент нагрузки

Коэффициент нагрузки – отношение фактическое значение воздействий соответствующее его  номинальному или максимально допустимому значению коэффициент нагрузки для некоторых элементов указан в Таблице 4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№	Наименование  элемента и его параметры	Коэффициент нагрузки Кн
1	Резисторы:
	- по напряжению	0,7…0,8
	- по мощности	0,3…0,7
2	Конденсаторы
	- по напряжению	0,7…0,8
	- по реактивной мощности	0,8…0,9
3	Диоды
	- по прямому току	0,7…0,8
	- по обратному напряжению	0,7…0,85
	- по температуре перехода	0,7…0,8
4	Триоды
	- по току коллектора	0,7…0,8
	- по напряж. коллектор-эмиттер	0,7…0,8
	- по рассеиваемой мощности	0,7…0,8

 

Таблица 4.1

 

λ дается при Кн = 1 и при t+20⁰С

λ_общ = λ_сум

P(tp)=е^{- λ(t)}=1/ е ^λ(t)

Λ_сум=λ_к*h*α

 

Дано   t=500часов

T⁰=20⁰C

Кн=0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№	Позиц. Обозн.	Тип элемента	Λ0*10-6	Кн	α	n	Λ=λ*α *n
1	C1	К53-1-10 В´1 мкФ ± 5%	0,15	0.5	0,35	1	Λ=0,15*10-6*0,35*1=0,0525*10-6
2	C2	К53-1-10 В´0,33 мкФ ± 5%	0,15	0.5	0,35	1	Λ=0,15*10-6*0,35*1=0,0525*10-6
3	DA1,DA2	140УД6	0,1	0.5	0,15	2	Λ=0,1*0,15*2*10-6=0,03*10-6
4	DA3	1408УД1	0,01	0.5	0,15	1	Λ=0,01*0,15*1*10-6=0,0015*10-6
5	R1	МЛТ- 0,25-100 кОм ± 5%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
6	R2	МЛТ- 0,25- 309 кОм ± 5%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
7	R3	МЛТ- 0,25-402 кОм ± 5%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
8	R4	МЛТ- 0,125-160 Ом ± 2%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
9	R5	МЛТ- 0,125-100 Ом ± 5%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
10	R6	МЛТ- 0,25-33 кОм ± 5%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
11	R7	МЛТ- 0,25-270 кОм ± 5%	0,03	0.5	0,65	1	Λ=0,03*0,65*1*10-6=0,0195*10-6
12	R8	СП2-2- 0,5- 22 Ом .. 100 кОм ± 5%	2	0.5	0,65	1	Λ=2*0,65*1*10-6=1,3*10-6
13	VD1,VD2	КД503Б	0,2	0.5	0,15	2	Λ=0,2*0,15*2*10-6=0,06*10-6
14	ПАЙКИ		0,01	0.5	1	1	Λ=0,01*1*1*10-6=0,01*10-6

 

Таблица 4.2

(4.7)

Λсум=10^-6(0,525+0,525+0,03+0,0015+0,0195+0,0195+0,0195+0,0195+0,0195+0,0195+ +0,0195+1,3+0,06+0,01)=2,638*10^-6