Курсовая работа: Формирователь импульса тока для запуска лазера

Задание. 2

Содержание. 3

1.Принцип действия устройства. 4

1.1. Принцип действия схемы формирователя. 4

1.2. Принцип работы таймера 555 в схеме одиночного запуска. 5

2. Эскизный расчет. 7

2.1. Эскизный расчет схемы формирователя. 7

2.2. Эскизный расчет схемы с таймером. 9

3. Выбор элементов и компонентов схемы.. 11

4. Детальный расчет. 13

4.1. Каскад Дарлингтона. 13

4.2. Операционный усилитель и схема с транзистором VT1. 13

5. Принципиальная схема устройства. 14

6. Анализ качества работы устройства. 15

7. Эскиз размещения элементов и компонентов. 16

8. Определение основных массогабаритных показателей. 17

9. Список использованной литературы.. 18

Принцип действия устройства

1.1. Принцип действия схемы формирователя

Устройство состоит из операционного усилителя, каскада Дарлингтона и транзистора VT1, сменой режимов которого управляет таймер 555. Транзистор VT1 большую часть времени находится в режиме насыщения, когда из таймера в его базу втекает ток определенной величины. В этом состоянии VT1 работает как низкоомный резистор, понижается потенциал базы VT2, и отключается отрицательная обратная связь, образованная каскадом Дарлингтона (VT2,VT3) и резистором R1.

При запуске таймера 555, на некоторое время (а точнее на 10 мс, по условию задания) потенциал его выхода понижается. При этом транзистор VT1 переходит в режим отсечки. Сопротивление перехода коллектор-эммитер возрастает до нескольких мегаом. Вслед за этим повышается потенциал базы VT2, открывается отрицательная обратная связь.

При работе операционного усилителя в этом режиме соблюдается принцип виртуального нуля. Следовательно, на резисторе R1 будет падать напряжение Uвх. Задав определенный номинал этого резистора, получаем требуемый ток нагрузки.

Транзисторы, входящие в каскад Дарлингтона, работают в линейном режиме. Резистор R2 замыкает по цепи отрицательной обратной связи VT2. Это необходимо для стабилизации рабочей точки всего каскада. R3 ограничивает выходной ток усилителя, когда VT1 работает в режиме насыщения и практически весь этот ток течет через него.

Таким образом, схема представляет собой генератор стабильного тока: величина тока нагрузки зависит только от номинала R1 и напряжения питания Eп и практически не зависит от Rн.

1.2. Принцип работы таймера 555 в схеме одиночного запуска

Длительность импульса зависит от параметров элементов, входящих в схему одиночного запуска таймера 555. Рассмотрим эту схему.

Внутри микросхемы таймера расположен резистивный делитель, к которому подключены два компаратора. Эти компараторы управляют работой самого таймера. При подаче низкого уровня сигнала (меньшего 1/3 * E_п2 ) на вход запуск, компаратор, подключенный ко входу SRS-триггера, на выходе образует значение напряжения логической единицы.

Считаем, что в первый момент времени конденсатор Ct разряжен. Тогда второй компаратор образует на входе R логический ноль. Триггер переходит в единичное состояние. На его инверсном выходе напряжение падает до логического уровня нуля. Транзистор запирается и происходит зарядка конденсатора Ct через резистор Rt.

Конденсатор заряжается до тех пор, пока потенциал верхней обкладки не достигнет величины 2/3 E_п2 . Далее – верхний компаратор сформирует сигнал и RS триггер перейдет в состояние нуля. Транзистор, управляющий работой конденсатора, будет работать в режиме насыщения, и, по сути дела, произойдет разрядка Ct через переход коллектор-эммитер 20-25 Ом.

Сопротивление Rt выбираем несколько кОм, чтобы сопротивления перехода коллектор-эммитер насыщенного транзистора было пренебрежимо меньшим.

На выходе таймера поставлен логический инвертор ТТЛ - серии. Он формирует низкий уровень сигнала для закрытия транзистора VT1 в период действия импульса таймера.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--