I. Расчет ФНЧ второго порядка.

Вариант 45

Задание

Спроектировать ИВП для преобразования напряжения промышленной сети в постоянное напряжение.

Дано:

– параметры напряжения сети U_вх = 220 В, f = 50 Гц,

DU_вх = +15...– 20%;

– однофазная мостовая схема выпрямителя;

– фильтры (C₁, L₁, L₂C₂, C₃L₃C₄);

– параметрический стабилизатор напряжения;

– параметры потребителя выходного напряжения: U_н=10В, R_н=600 Ом, К_Пвых=0,06.

 

Схема преобразования напряжения промышленной сети в постоянное напряжение (пакет Electronics Workbench):

 

 

+ ~

220 В 50 Гц

VDА

U2

VАC

UН

RН

VD1

VD3

VD4

VD2

VD5

Rб

C1

VАС

 

 

Требуется:

1. Определить расчетные мощности обмоток трансформатора и коэффициент трансформации n.

2. Рассчитать параметры сглаживающих фильтров (C₁, L₁, L₂C₂, C₃L₃C₄).

3. Исследовать на компьютере (пакет EW) действие всех фильтров.

4. Выбрать по справочнику стабилитрон.

5. Рассчитать величину балластного сопротивления R_б.

6. Выбрать по справочнику диоды выпрямителя.

7. Исследовать на компьютере (пакет EW) спроектированную схему ИВП (рис.1.7). Оценить работу схемы параметром К_ст.

8. Рассчитанные значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов округлить до номинальных значений, соответствующих ряду Е12 (приложение 1).

 

 

2).Расчёт параметров сглаживающих фильтров.

 

 

Рассчитаем коэффициент сглаживания:

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

Фильтр C₁

Выберем ёмкость из ряда Е12:

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

Фильтр L₁

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

Фильтр L₂C₂

Выберем ёмкость из ряда Е12, меньшую, чем :

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

 

 

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

П-образный Фильтр C₃L₃C₄

Примем :

Тогда

Рассчитаем ёмкость :

Выберем ёмкость из ряда Е12:

Рассчитаем индуктивность :

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

 

 

3). Исследование на компьютере действия всех фильтров (пакет EW).

Необходимо экспериментально проверить результаты расчета фильтров путем определения и сравнения этого значения с заданным (вольтметр в режиме АС показывает действующее значение напряжения, в режиме DС – постоянное).

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

Фильтр C₁

Схема включения:

Расчёт по формуле:

Полученный коэффициент пульсации на 0.002 больше расчётного значения.

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

Фильтр L₁

Схема включения:

Расчёт по формуле:

Полученный коэффициент пульсации равен расчетному значению.

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

Фильтр L₂C₂

Схема включения:

Расчёт по формуле:

Полученный коэффициент пульсации на 0.01 меньше расчётного значения.

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

П-образный Фильтр C₃L₃C₄

Схема включения:

Расчёт по формуле:

Полученный коэффициент пульсации на 0.007 меньше расчётного значения.

_{--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------}

 

4).Выбор стабилитрона

Выберем по справочнику стабилитрон:

Д814В – стабилитрон кремниевый сплавный

 

5).Величина балластного сопротивления:

Округлим значение по ряду Е12: 150 Ом

6).Выбор диодов для мостовой схемы выпрямителя

Выберем по справочнику диоды:

Д223:

 

Исследование работы спроектированной схемы ИВП

– 1). При номинальном напряжении сети 220 В

 

 

– 2).При минимальном значении напряжения сети 176 В

 

 

– 3).При максимальном значении напряжения сети 253 В

 

 

Найдём коэффициент сглаживания фильтра:

 

 

Вариант 45

Задание

Спроектировать и исследовать на компьютере активные фильтры нижних и верхних частот второго порядка с максимально плоской характеристикой.

Дано:

- f₀ = 35 кГц – частота среза

- К₀ = 50 – коэффициент усиления в полосе пропускания;

- – коэффициент затухания;

- n = 40 д Б/дек – наклон ЛАЧХ в полосе ограничения.

 

I. Расчет ФНЧ второго порядка.

Схема ФНЧ второго порядка:

R3

Uвых

Uвх

ОУ

-

+

C1

R1

R2

C2

 

 

-1).Зададимся ёмкостью С₂ = 500 пФ

-2).Рассчитаем значения С₁, R₁, R₂ и R₃

Округлим по ряду Е12: Ф

Округлим по ряду Е12:

Округлим по ряду Е12:

Округлим по ряду Е12:

-3).Проверим значения частоты среза f₀ и усиления k₀

Полученное значение отличается от заданного менее чем на 10%.

Полученное значение отличается от заданного менее чем на 10%.

-4). Рассчитаем коэффициент усиления k₀ в децибелах для построения ЛАЧХ

-5). Определить параметры операционного усилителя – ОY.

-6). Наберём на компьютере (пакет EW) схему рассчитанного ФНЧ и исследуем его работу.

Экспериментальный

При f₀ = 32.7 кГц

Получаем, что экспериментальные данные отличаются от исходных менее чем на 15%, значит ФНЧ спроектирован верно.