Файл: Блок управления модулятором твердотельного лазера.docx

.

Уточним величину амплитуды выходных импульсов:





Из условия без искаженной передачи импульса выберем разделительный конденсатор: .



После тестирования и настройки схемы методами САПР получены следующие значения элементов схемы:




5. Расчет генератора строба работы

Генератор строба задержки построим по схеме ждущего мультивибратора с эмиттерной связью (рис. 3)



Рис.2

Исходя из технического задания, выберем тип транзистора.

Т. к. необходимым является формирование импульсов управления положительной полярности, остановимся на транзисторах типа n-p-n, которые обладают лучшими характеристиками по сравнению с p-n-p типом.

Для обеспечения необходимого уровня напряжения на выходе определим напряжение на коллекторе транзистора:





Тип транзистора выбираем в соответствии с минимально достижимой длительностью импульса:



И длительностью фронтов импульсов коллекторного напряжения:



Выберем высокочастотный транзистор КТ630А (схему см. рис. 2)

С параметрами:

; ;

; ;

;
Величина сопротивления коллектора транзистора VT2 – , исходя из данных о нагрузке:

---

Задаем:

Амплитуда импульса коллекторного тока транзистора VT2:



Сопротивление эмиттера транзистора VT2:


Задаем:

Сопротивление коллектора VT1:



Задаем:

Время задающее сопротивление для коэффициента глубины насыщения рассчитывается, исходя из условия насыщения второго транзистора в исходном состоянии:



Задаем:

Время запаздывающая емкость C:



Задаем:

Сопротивление делителя:



Назначим .



Назначим .

Уточним величину амплитуды выходных импульсов:





Из условия безыскаженной передачи импульса выберем разделительный конденсатор: .



После тестирования и настройки схемы методами САПР получены следующие значения элементов схемы:



6. Расчет транзисторного ключа

Расчет транзисторного ключа:



1) Рассчитываем величину резистора Rk по формуле: 

---

Rk=(Ek - Ukэнас) / Iнас 
2) Напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения UКЭНАС берем из справочника 0.2 В. 
Rk = (48-0.2) / 0.1=478 Ом
3) Определяем ток базы Iб по формуле: 
Iб=(Q∙Iнас)/b
4) Величину коэффициента насыщения Q принимаем равной 1.5 - 3, 
Iб=(2∙0.1) / 350=0.6 мА
5) Рассчитываем сопротивление резистора Rb : 
Rб=(Uвх-0.7) / Iб=(9-0.7) / 0.0006=13,3 кОм
В исходном состоянии транзистор находится в режиме отсечки под действием входного запирающего напряжения. При поступлении на вход в момент времени t=t1 перепада отпирающего напряжения эмиттерный переход транзистора смещается в прямом направлении, а базовый ток(и эммитерный) скачкообразно достигает значения. Коллекторный ток в соответствии с переходной характеристикой транзистора будет нарастать. 

Эмиттерный, коллекторный, базовый токи и междуэлектродные напряжения остаются практически неизменными. В области базы происходит накопление избыточного заряда неравновесных носителей. В определенный момент времени на вход системы подается запирающее напряжение. Процесс размыкания ключа состоит из стадии рассасывания избыточного заряда неравновесных носителей и стадии закрывания транзистора. В момент окончания стадии рассасывания транзистор входит в активную область и начинается процесс его закрывания. 

После тестирования и подгонки схемы методами САПР получены следующие значения элементов схемы, приведенные на рисунках

7. Расчёт генератора ударного возбуждения

На рисунке 6 показана схема генератора ударного возбуждения



Рисунок 6

Генератор ударного возбуждения, обладая достаточно высокой стабильностью колебаний и возможностью жесткой синхронизации импульсами, часто применяется в качестве генератора серий синусоидальных колебаний, из которых путем ограничения и дифференцирования могут быть оформлены серии импульсов. Наиболее распространена схема генератора с двумя транзисторами. Первый транзистор использован в качестве ключа, прерывающего ток через катушку контура при подаче положительного импульса на базу, а второй транзистор является эмиттерным повторителем, с сопротивления нагрузки которого снимается выходное напряжение и подается напряжение обратное связи в контур. Таким образом, схема генератора имеет подвозбуждение для получения серий импульсов постоянной амплитуды.

---

Данные к расчёту.

Требуется рассчитать генератор ударного возбуждения (рисунок 6), обеспечивающий генерирование серии синусоидальных колебаний с частотой и амплитудой U = 37 В.

7.1. Выбор типа транзистора Q6

Расчет начинаем с выбора типа транзистора Q6, так как от этого зависят параметры контура. Чтобы возбуждать колебания максимальной амплитуды и добиться жесткой синхронизации, необходимо обеспечить прекращение тока через катушку контура в течение времени, которое значительно меньше четверти периода собственных колебаний контура.

Время запирания может быть определено как:



начальный ток коллектора, протекающий перед запиранием транзистора.

Чтобы не допустить чрезмерных токов базы для запирания транзистора, желательно использовать высокочастотные транзисторы с малой постоянной времени . Удовлетворительными можно считать условия, , т.е. т.е.

Таким образом, можно использовать транзистор КТ315Г.

7.2. Выбор режима работы транзистора Q6

С точки зрения стабильности частоты колебаний выгодно увеличить емкость контура, что ведет к увеличению требуемого тока транзистора. Однако, при этом транзистор работает в более тяжелом тепловом режиме, что отрицательно сказывается на стабильности частоты и амплитуды колебаний. Поэтому, ток покоя следует устанавливать не больше половины максимально допустимого, который для транзистора КT630A составляет 1 А. Для транзистора Q6 выберем ток покоя В этом случае базовый ток покоя при :

7.3. Расчет параметров контура

---

При выбранном токе коллектора , начальный ток эмиттера, протекающий через катушку контура:



Таким образом, исходными данными для расчета являются заданная частота , амплитуда колебаний контура и выбранное значение тока .

Амплитуду колебаний при малом затухании контура можно представить выражением:













Так как в рассматриваемой схеме генератора ударного возбуждения предусмотрена положительная обратная связь, поддерживающая амплитуду колебаний неизменной , то уравнение упрощается:



Уравнением для расчета L и C также будет:



Из этих двух уравнений найдем:





Подставляя (коэффициент 1,1 учитывает с некоторым запасом потерю напряжения в эмиттерном повторителе) и , найдём:





Сопротивление катушки можно определить после ее конструктивного расчета. Для катушки с сердечником броневого типа при такой индуктивности ориентировочно можно принять .

7.4. Выбор типа транзистора эмиттерного повторителя Q6 и расчет цепи обратной связи

---