Расчет принципиальной схемы мультивибратора управления разверткой по временному току

7. 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 .

Конденсатор С_бл – блокировочный на высокой частоте выбран в пределах 0.1 мкФ, исходя из условия .

Частота следования импульсов мультивибратора (частота развертки) определяется постоянной времени RC – цепи, подключаемой к туннельному диоду VD3. Период развертки ,

где R=R₅ +h_{11 VT1} – сумма резистора R₅, подключенного к VD3 и входного сопротивления h₁₁ транзистора VT1, который подключен последовательно с резистором R₅.

Величина емкости C₂ определяет частоту развертки осциллографа и задается переключателем, расположенным на передней панели осциллографа.

Величина параметра h_11VT1 составляет величину :

.

R = R₅ + h₁₁ = 800 + 26050 = 26.85 (кОм).

Определим минимальное и максимальное значение емкости С₂ , исходя из минимального и максимального периода развертки.

Согласно паспортным данным T_{p max}=0.01 с, T_{p min}=1 мкс.

 В результате расчета по переменному току выбраны конденсаторы:

С_бл=0.1 мкФ

С₂=43 пФ

С₃=510 пФ

С₄=2200 пФ

С₅=0.1 мкФ

С₆=22 пФ

С₇=430 пФ

Все конденсаторы выбраны типа КМ-5а-Н30. Это керамические конденсаторы, в которых диэлектриком служит высокочастотная керамика. Они характеризуются высокими электрическими показателями и сравнительно небольшой стоимостью.

Выбранная группа по ТКЕ-Н30, что означает изменение емкости .

8. Расчет печатного узла

8.1 Расчет посадочных мест

Печатная плата мультивибратора управления разверткой Рис. 4

Сборочный чертеж мультивибратора управления разверткой Рис.5

Для расчета числа посадочных мест печатной платы (рис.4) воспользуемся следующей формулой:

 , где

n_x – число посадочных мест по оси X ,

n_y – число посадочных мест по оси Y .

;  , где

L_x=70 мм – размер печатной платы по оси Х,

L_y=47.5 мм – размер печатной платы по оси Y,

x=7.5 мм – ширина краевого поля по оси X,

t_x=5 мм - шаг установки по оси X,

t_y=10 мм – шаг установки по оси Y,

l_y=15 мм – размер посадочного места по оси Y,

y₁=2.5 мм – ширина краевого поля для контактных гнезд,

y₂=5 мм – ширина краевого поля для соединительных гнезд.

Таким образом, на печатную плату размером 70´47.5 можно установить 36 элементов.

В данном курсовом проекте на разработанной печатной плате размером 70´47.5 размещено 36 элементов, что соответствует расчетам.

8.1. Расчет на вибропрочность

Расчет собственных колебаний пластины, которая закреплена по четырем углам , произведем по формуле:

 , где

а=70 мм – длина печатной платы,

b=47.5 мм – ширины печатной платы,

n=2 – число креплений по ширине печатной платы,

m=2 – число креплений по длине печатной платы,

Расчет резонансной частоты пластины (рис.4) произведем по формуле:

, где

,

 - жесткость пластины,

Е=30 гПа – модуль Юнга,

h=1.5 мм – толщина пластины,

- распределенная по площади масса,

 - вес пластины,

g – ускорение свободного падения.

 

f_r=1,57•(204,08+(1/(47,5•10^-3)²•Ö9,1•0,26=6,015 (кГц).

Таким образом, в результате расчета получили тоту собственных колебаний пластины f=144 Гц и резонансную частоту пластины f_r=6,015 кГц.

9. Расчет надежности мультивибратора управления

разверткой

Основной характеристикой надежности устройства является вероятность P(t) безотказной работы в течении времени t. Для определения P(t) удобно использовать формулу P(t)=exp (-l_c×t),

где l_c – интенсивность отказов.

где l_i – интенсивность отказов каждого элемента;

N – число элементов.

Интенсивность отказов элементов сведены в таблицу:

Наименование элемента	Кол-во элементов	Интенсивность отказов,
Резистор МЛТ-0,25	10	0,00073
Конденсатор КМ-5а	4	0,0003
Диоды Д220	1	0,0007
2Д503Б	1	0,0007
3И306Р	1	0,0006
Транзисторы 2Т301Е	1	0,00051
1Т311А	1	0,00055
1Т308А	1	0,00055

Среднее время наработки на отказ составит

При t=[0,T] вероятность безотказной работы печатного узла:

P(t)=exp(-l_c•T)=exp(-0,0121•82,64)=0,3679.

Таким образом , в результате расчета получили частоту собственных колебаний пластины f=144 Гц и резонансную частоту пластины f_гр=6.015 кГц.

10. Расчет теплового режима

Комплекс мероприятий, направленный на снижение температуры, связан с дополнительными материальными затратами, поэтому в процессе разработки РЭА необходимо уделять внимание экономически обоснованному решению конструкции при приемлемом перепаде температур.

В конструкциях РЭА при нормальных климатических условиях и естественном охлаждении около 70% тепла отводится за счет конвекции, приблизительно 20% - за счет излучения и 10% - за счет теплопроводности.

Тепловую нагрузку считают малой если она <0,05 Вт/см² и большой если >0,05 Вт/см².

Для данной платы мощность рассеиваемая на элементах равна:

SP=0,25•11+ 3•0,15=3,2 Вт,

тогда P_уд равно

P_уд=3,2/3,325•10^-3=0,96 Вт/м²=0,96•10^-3Вт/см².

Вычисленная мощность намного меньше 0,05 Вт/см², поэтому плату можно помещать в герметичную или пылезащищенную конструкцию.

 

Заключение

В результате данного курсового проекта разработаны структурная и принципиальная схемы мультивибратора управления разверткой осциллографа С1-67. Был проведен электрический расчет электронной схемы, в результате которого определены номиналы резисторов и конденсаторов, а также выбраны активные элементы – транзисторы и диоды.

Также была проведена компоновка печатного узла мультивибратора управления разверткой, рассчитано число посадочных мест на плате. Были определенны частота собственных колебаний пластины и резонансная частота пластины.

Для наглядности расчетов в работе приведены рисунки и чертежы – электрическая принципиальная схема, печатная плата и сборочный чертеж мультивибратора управления разверткой осциллографа С1-67.

Список использованной литературы

1.   Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств.- М.: Высшая школа , 1989.

2.   Усатенко С.Т., Каченюк Т.К. Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. – М.: Изд. Стандартов, 1989.

3.   Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник/Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоиздат, 1982.

4.   Полупроводниковые приборы: Транзисторы: Справочник/Под ред. Н.Н. Горюнова .-М.: Энергоиздат, 1985.

5.   Гурлев .Д.С. Справочник по электронным приборам .- К.: Техника, 1979.

6.   Резисторы: Справочник/Под ред. И.И. Чертверткова. –М.: Энергоиздат, 1981.

7.   Справочник по электрическим конденсаторам/Под ред. И.И. Чертверткова, В.Ф. Смирнова.-М.: Радио и связь, 1983.

8.   Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. Справочник/Под ред. Романычевой Э.Т. –М.: Радио и связь, 1989.

9.   Расчет электронных схем/Под ред. Г.И. Изъюровой, Г.В. Королева, В.А. Терекова. –М.: Высшая школа, 1987.

10.        Гусев В.Г., Гусев В.М. Электроника. –М.: Высшая школа, 1991.

11.       Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/Под ред. Р.Г. Варламова. –М.:Сов.Радио 1980. –480с.,ил.

12.        Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние. 1984.-536 с., ил.