Дипломная работа: Усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн
Применение волоконно-оптической линии при
построении модулятора.
Волоконно-оптические линии связи находят свое
применение в различных областях науки и техники, так как обладают рядом
достоинств; широкополосностью, малыми габаритами и весом, помехоустойчивостью,
не подвержены электромагнитным влияниям. обладают возможностью электрического
разделения передающего и приемного оборудования. Оптическая линия предназначена
для управления высоковольтными ключами и осуществляет оптическую развязку схемы
управления и импульсных ключей, предназначенных для формирования коротких
высоковольтных импульсов. Структурная схема оптической линии (рис.3.8) состоит
из передающего оптического модуля (ПОМ),оптического разветвителя (ОР) и 4-х
приемных оптических модулей (ПрОМ).
Рисунок 3.8 - Структурная схема оптической
линии.
Сигнал управления подается на передающий
оптический модуль, где происходит преобразование электрического сигнала в оптический.
Рисунок 3.9 - Принципиальная схема передающего
модуля
Принципиальная схема передающего модуля приведена
на рисунке 3.9. Модуль выполнен на основе светодиода фирмы Неw1еtt Расkard
(HFBR-1412T), который обеспечивает передачу в линию среднюю
мощность-13дБм.Сигнал с уровнем ТТЛ подается на микросхему типа 1554ЛИТ ( или
другую подобного типа), и затем с выход элементов D1.2...D1.4,через
ограничивающие резисторы и корректирующую цепочку под R4C1 подается на
светодиод который преобразует электротехнический сигнал в оптический.
Оптический
сигнал подается в оптическом разветвителе, который представляет собой четыре
оконцованных разъемами типа FC волоконных оптических световода с диаметром
сердцевины 50 мкм, объединенных в однм соединении типа FC. Таким образом от
световода , который имеет соеденитель типа FC, оптический сигнал вводится в
четыре волоконных световода и подается на фотодетекторы оптических приемных
модулей (ПрОМ).
Приемные
оптические модули выполнены по однотипной схеме приведенной на рисунке 3.10.
Рисунок 3.10 - Приемный оптический модуль.
В качестве фотодетектора использован p-i-n
фотодиод.
Преобразованный p-i-n фотодиодом оптический
модуль усиливается двумя однотипными усилительными каскадами , выполненными на
основе операционных усилителей с токовой обратной связью типа АД8005 и низким
потреблением .
Во второй каскад введена нелинейная обратная
связь, которая выполняет функции АРУ при больших входных сигналах и выполнена
на диодах с барьером Шотки КД922А.
Далее сигнал формируется ключевым каскадом на
транзисторе КТ371 и инвертором микросхемы 15543ЛА3.
Оптическая шина имеет следующие параметры:
Длительность входного и выходного импульса -
100...30000 нс;
Фронт нарастания и спада входного импульса не
более 10нс;
Время задержки выключения не более -20 нс;
Входные и выходные уровни соответствуют уровням
ТТЛ;
Ток потребляемый приемной стороной - 470мкА;
Допустимая разность потенциала между
передатчиком и приемником линии не менее-50кВ.
4. Расчет электрический основных узлов
источника питания
4.1 Расчет низковольтного
трансформатора
Конструктивные параметры трансформаторов выбираются из
условия обеспечения допустимого падения напряжения на обмотках и допустимого
перегрева обмоток.
В
диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц используются стали ,свыше 10 кГц – фериты
,от 5 кГц до сотен килогерц – сплавы.
Трансформатор
содержит две первичные полуобмотки ,на которые подается напряжение U1 ,две выходные обмотки , с которых снимаются напряжения U2 и U3.
Частота
принята равной 50 кГц.
Напряжение
U1 на первичных полуобмотках определяется входным
напряжением источника электропитания и равно 132 В
Напряжения
на второй и третьей обмотках заданы с учетом падения напряжения на диодах
выходных выпрямителей :U2 = 4В; U3
= 100В.
Токи
второй и третьей обмоток заданы : I2 = 1.5A;I3 = 0.5 А .
Диапазон
температур от –50 до +65 С.
Последовательность
расчета
1.
Выходная мощность трансформатора
Р2= U2 / I2 + U3 / I3 = 4 • 1.5 + 100 • 0,5 = 56 В • А. (1)
2.Принимаем КПД трансформатора на базе статистических
данных = 0,99. Тогда входная
мощность трансформатора
Р1 = Р2 / = 56 /
0,99 = 56.56 В*А. (2)
3. Входной ток трансформатора
I1 = Р1 / U1 =
56.56 / 132 = 0.42 А. (3)
Округляем значение входного тока: I1 = 0.5 А.
4. По значениям входной мощности P1 = 56.56 В • А и частоты
f = 50 кГц выбираем из таблицы 4.2 типоразмер магнитопровода Ш12х15 марки
М2000НМ1-14. Образец записи в технической документации: «Сердечник замкнутый
М2000НМ1-14 ШГ2 х 15 ОЖО.707.140 ТУ».
Площадь поперечного сечения выбранного магнитопровода
Q = (12 х 15) мм = 1,8 см (4)
6. Площадь поперечного сечения провода обмотки определяется
допустимой плотностью тока :
q = I / (5)
Для выбранного магнитопровода из таблицы 4.1 определяем
допустимую плотность
<
4,4 А / мм.
6.1. Для первых полуобмоток принимаем = 2 А/мм. Тогда сечение
провода первой обмотки
q1 = I1 / 1 = 0.5
/ 2= 0.25 мм. (6)
В качестве обмоточного выбираем провод марки ПЭТВ-2
(таблица 4.1). Для увеличения коэффициента заполнения окна магнитопровода и
снижения потерь мощности берем два провода с диаметрами по меди (d = 0,8 мм (сечение 0,5 мм) и по изоляции с d = 0,88мм.
6.2. Для второй обмотки принимаем 2 = 2,4 А/мм. Тогда сечение
провода второй обмотки
q2 = 1.5 / 2,4 = 25 мм. (7)
Таблица
4.2 -Параметры провода ПЭТВ-2
Диаметр
провода по
Меди, мм
|
Номинальное
сечение провода, мм^ |
Диаметр
провода по изоляции, мм |
0.1 |
0,00785 |
0,128 |
0,112 |
0,00985 |
0,14 |
0,125 |
0,01227 |
0,154 |
0,14 |
0,01539 |
0.17 |
0,16 |
0,02011 |
0,198 |
0,18 |
0,02545 |
0,22 |
0,2 |
0,03142 |
0,24 |
0,224 |
0,03939 |
0.264 |
0,25 |
0,04909 |
0,3 |
0,28 |
0,06154 |
0,33 |
0,315 |
0,07789 |
0,364 |
0,355 |
0,09893 |
0,414 |
0,4 |
0,1256 |
0,46 |
0,45 |
0,15896 |
0,51 |
0,5 |
0,19625 |
0,56 |
0,56 |
0,24618 |
0,63 |
0,63 |
0,31157 |
0,7 |
0,71 |
0,39572 |
0,79 |
0,75 |
0,44156 |
0,83 |
0,8 |
0,50265 |
0,88 |
0,85 |
0,56716 |
0,937 |
0,9 |
0,63617 |
0,99 |
0,95 |
0,70846 |
1,04 |
1,0 |
0,7854 |
1,09 |
1,06 |
0,88203 |
1,15 |
1,12 |
0,9852 |
1,21 |
1,18 |
1,09303 |
1,27 |
1,25 |
1,2272 |
1,35 |
1,32 |
1,36778 |
1,42 |
1,4 |
1,5394 |
1,5 |
1,5 |
1,7671 |
1,6 |
1,6 |
2,0096 |
1,71 |
1,7 |
2,26865 |
1,81 |
1,8 |
2,5434 |
1,91 |
1,9 |
2,83365 |
2,01 |
2,0 |
3,14 |
2,12 |
2,12 |
3,5281 |
2,24 |
2,24 |
3,93882 |
2,36 |
2,36 |
4,37214 |
2,48 |
2,5 |
4,90625 |
2,63 |
Для
второй обмотки выбираем ленту медную ГОСТ 1173-77 с поперечными размерами 25 х
1 мм.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 |