Основы электротехники
Расчет триггера Шмитта
Что такое триггер Шмитта, где применяется и какой бывает подробно рассмотрено в отдельной статье Триггер Шмитта Здесь мы внимание уделим теории: расчет триггера Шмитта.
Структурная схема триггера Шмитта показана на рисунке 1, а временные диаграммы напряжений- на рисунке 2.
Условия для расчета:
Амплитуда выходных импульсов Um /В/ — 12В
Первый пороговый уровень U1 /В/ — 1,5В
Максимальная частота входного напряжения F /кГц/: 10
Температура нагрева транзисторов /град./: 50
Порядок расчета.
1. Расчет и выбор источника питания E.
E = 1.1 * (Um + U1) = 1,1(12+1,5) = 14,85 В
Выбрать стандартное значение напряжения источника и ввести его в дальнейший расчет.
E = 15В
2. Выбор типа транзисторов.
Выбор транзисторов производится по значению верхней граничной частоты Fоб и допустимому обратному напряжению Vкбдоп, которые рассчитываются по формулам:
Fоб = F / 0.2 = 50
Uкбдоп > 2Eк
Uкбдоп = 35 В
Транзистор выбирают так, чтобы его значения Fоб и Uкбдоп были больше расчетных.
Тип выбранного транзистора КТ315Г:
Ввести его параметры —
Iко = 50 мкА……... ток коллектора обратный
H21э = 50………… коэффициент усиления
Iкдоп = 100 мА…... допустимый ток коллектора
fа= 250 мГц……… граничная частота усиления
Vкбдоп = 40 В…… допустимое напряжения коллектор — база
3. Расчет тока насыщения транзистора Iкнас.
Iкнас = 0.7 ∙ I кдоп Iкнас = 70 мА
4. Расчет сопротивления резистора Rк2.
Rк2 > (Eк-U1) / ( Iкнас) Rк2 = 193Ом ;
Выбрать стандартное значение Rк2,пользуясь рядами номинальных значений.
Rк2 =200 Ом ;
5. Расчет сопротивления резистора R1.
R1 = (Rк2 ∙ U1 ∙ аmin) / ( Eк — U1 ), где аmin = H21эmin / 1+H21эmin ;
H21эmin = 50; amin = 50/1+50 = 0.98
R1 = (200 ∙ 1,5 ∙ 0,98) / (15 — 1.5) =
R1 = 22,15 Ом ;
Выбрать стандартное значение
R1 =22 Ом ;
6. Расчет сопротивления резистора Rк1.
Rк1 = 2Rк2 ; Rк1 = 400 Ом;
Выбрать стандартное значение
Rк1 = 430 Ом
7. Расчет второго порогового уровня U2.
U2 = (E ∙ R1)/( Rк1 + R1) = (15 ∙ 22) / (430 + 22) = 0,73 В ;
8. Расчет сопротивления резистора Rб из условия надежного запирания транзистора VT2.
Rб < U2 / Iкот ; Iкот = Iко ∙ 2(T-20)/10 = 400 мкА,
где Iкот – обратный ток транзистора при заданной температуре - T.
Rб < 0,73/0,0000004 = 1825 Ом
Выбрать стандартное значение сопротивления резистора
Rб =1,8 кОм ;
9. Расчет сопротивления резистора Rк.б. из условия насыщения
транзистора VT2.
Rк.б. < {[ H21эmin ∙ (Rк2 – Iкот ∙ Rк1/Iкн)] / [1+H21эmin ∙ U1/(Iкн ∙ Rб)]} – Rк1 =
= {[50 ∙ (200 – 0,0000004 ∙ 430/ 0,07)] / [1+50 ∙ 1,5/(0,07 ∙ 1800)]} – 430 = 5839 Ом
Выбрать стандартное значение Rк.б. = 5,6 кОм
10. Расчет делителя R3 , R2.
10.1 Расчет начального напряжения смещения на базе VT1 (на резисторе R2).
Uнач = U2 + dU / 2 ; dU = U1 – U2, dU = 1,5 – 0,73 = 0,77, Uнач = 1,89 В ;
10.2 Задаемся током делителя, который должен составлять 10…15% от тока коллектора
транзистора VT1, выберем его 10мА.
Iдел = 1,0 мА ;
10.3 Расчет сопротивления резистора R2.
R2 = Uнач / Iдел ; R2 =1890 Ом ;
Выбрать стандартное значение R2 = 1,8 кОм ;
10.4 Расчет сопротивления резистора R3.
R3 = E / Iдел - R2 = 15/0,001 - 1800 = 13200 кОм ;
Выбрать стандартное значение R3 = 13 кОм ;
11. Проверяем условие насыщения транзистора VT1.
Iдел > Iбн1 т.е. E / (R3 + R1) > E /(Rк1 ∙ H21эmin) Iдел — ток базового делителя VT1
Iбн — ток насыщения базы транзистора VT1;
Iдел = 15/(1800+22) = 0,008; Iбн1 = 15/(400 ∙ 50) = 0,00075; отсюда 0,008 > 0,00075
Если условие насыщения не выполняется, пересчитать делитель R3, R2, увеличив ток делителя.
Источник:
Клочков, М.И. "Расчет элементов и моделирование схем энергетической и информационной электроники"