Чтобы сформировать требуемую длительность импульса, следует подобрать параметры Rt и Ct в схеме с таймером (см. рис. 1.1). В момент запуска таймера триггер переходит в состояние логической единицы. В результате чего, транзистор начинает работать в режиме отсечки, его переход коллектор-эммитер повышается до нескольких мОм. Считаем, что у нас в этом месте разрыв и рассматриваем простую RC-цепь, конденсатор которой должен зарядиться до напряжения 2/3*Eп2.
Выведем соотношения для этого случая:
Uct = Eп2*(1-exp(t/RtCt));
Uct = 2/3 Eп2; (т.к. при большем напряжении включается компаратор)
2/3 = (1-exp(t/RtCt));
t = ln3 * RtCt » 1.1*RtCt;
Возьмем Rt » 1.5 кОм (на два порядка больше чем сопротивление коллектор-эммитер маломощного транзистора в режиме насыщения.) Тогда для t = 10 мс значение емкости конденсатора будет:
Ct = 10-2/(1.1 * 1500) » 6 мкф;
Для запуска схемы от ТТЛ-микросхем, следует взять Eп2 = 5В. В этом случае делитель напряжения, состоящий из трех равных по величине резисторов R5 (обычно несколько кОм для типовых микросхем таймеров 555) обеспечит пороговый уровень срабатывания схемы 5/3 В. Предельные напряжения единицы (2.4В) и нуля (0.4В) для серий ТТЛ допускают такую работу.
Временная диаграмма работы таймера в этом случае будет выглядеть следующим образом.:
Выбор элементов и компонентов схемы
· Операционный усилитель: К140УД9
| Напряжение питания | ±5..±15 В |
| Напряжение смещения, Uсм | 5 мВ |
| Входной ток, Iвх | 350 нА |
| Частота единичного усиления, fпр(f1) | 1 МГц |
| Vuвых | 0.2 В/мкс |
| Коэффициент усиления | 68 Дб |
| Потребляемая мощность | 240 мВт |
· Транзистор VT1: A747C
| Материал | Si |
| Максимальный ток коллектора | 100 мА |
| Максимальное напряжение коллектор-эммитер в режиме отсечки | 50 В |
| Мощность транзистора | 220 мВт |
| Коэффициент передачи по току |
· Транзистор VT2: 2SD1373
| Материал | Si |
| Максимальный ток коллектора | 3 А |
| Максимальное напряжение коллектор-эммитер в режиме отсечки | 300 В |
| Максимальное напряжение перехода коллектор-база, смещенного в обратном направлении | 300 В |
| Мощность транзистора | 2.5 Вт |
| Коэффициент передачи по току |
· Транзистор VT3: 2SC3991N
| Материал | Si |
| Максимальный ток коллектора | 50 А |
| Максимальный ток коллектора в импульсном режиме | 95 А |
| Максимальное напряжение коллектор-эммитер в режиме отсечки | 500 В |
| Максимальное напряжение перехода коллектор-база, смещенного в обратном направлении | 800 В |
| Мощность транзистора | 300 Вт |
| Коэффициент передачи по току |
· Резистор R1: 0.2 Ом; 500-1500 Вт
· Резистор R2: 50 Ом
· Резистор R3: 220 Ом
· Резистор R4: 4.5 кОм
· Резистор Rб:
· Резистор Rt: 1.5 кОм
· Конденсатор Ct: 6 мкф
· Микросхема таймера 555: КР1006ВИ1
| Напряжение питания | от +5 до +15 В |
| Ток нагрузки | не более 100 мА |
| Рассеиваемая мощность | не более 50 мВт |
| Минимальная длительность импульса, генерируемая таймером | 20 мкс |
| Дополнительные замечания | при питании +5 В таймер совместим с микросхемами серии ТТЛ |
· Инвертор на выходе таймера: КМ555ЛА3
| Функциональное назначение | 4 элемента 2И-НЕ |
| Максимальное напряжение питания | 5.5 В |
| Выходной ток низкого уровня | не более 4 мА |
| Выходной ток высокого уровня | не более –0.4 мА |
| Выходное напряжение низкого уровня | не более 0.4 В |
| Выходное напряжение высокого уровня | не менее 2.5 В |
4. Детальный расчет
Каскад Дарлингтона
Пусть транзистор VT1 работает в режиме отсечки, Uвх = 10 В. Тогда, на R1 будет также падать Uвх и потечет ток Iн = 50 А.
Транзистор VT3 работает в линейном режиме и в базу втекает ток:
IбVT3 = 50 A / 50 = 1 A;
На R3 падает напряжение лыжи, для кремниевого диода оно составляет 0.75 В. При R2 = 50 A на резистор ответвляется ток:
IR3 = 0.75 В / 50 Ом = 15 мА;
Это пренебрежимо мало, по сравнению с 1А. При коэффициенте передачи 200, в базу транзистора VT2 втекает ток, равный 5 мА.
Рассмотрим ситуацию, когда входное напряжение равно 1 В. Через транзистор VT3 потечет ток, равный 5 А, в базу VT3 втекает ток 100 мА, на резистор R3 ответвляется также ток 15 мА. В этом случае в базу VT2 втекает ток:
IбVT2 = 85 мА / 200 = 0.4 мА