Oscilatorul cu retea Wien

Schema de principiu (schema bloc):

Schema bloc cuprinde :

Stabilizator de tensiune

Oscilator audio frecventa

Formator semnal dreptunghiular

Etaj amplificator-separator

Oscilatorul cu retea Wien

Asa cum se observa , circuitul principal al oscilatorului este amplificatorul cu reactie negativa. Acest circuit are doua intrari: una inversoare , notata pe schema cu "-", si una neinversoare notata pe schema cu "+".Semnificatia lor este aceea ca amplificatorul amplifica de fapt diferenta semnalelor de la cele doua intrari ,cea neinversoare, respectiv cea inversoare. Astfel la iesirea amplificatorului vom avea un semnal :

U_ies= A(U_in⁺-U_in^-)

Unde:

U_ies este tensiunea la iesirea amplificatorului

U_in⁺ tensiunea la borna neinversoare

U_in^- tensiunea la borna inversoare

A amplifiacrea amplificatorului in prezenta reactiei negative.

Inainte de a proiecta propriu-zis amplificatorul, vom proiecta reteaua de reactie negativa , ai carei paremetri vor determina proiectarea amplificatorului.Reteaua de reactie negativa este un circuit RC cu proprietati de selectivitate , in sensul ca prezinta un maxim al caracteristicii de transfer, F_W(w)= , unde U_ies,U_in sunt tensiunile de iesire , respectiv de intrare ale retelei de reactie negativa .

Reteaua Wien este cel mai folosit circuit de reactie pozitiva din oscilatoarele RC:

Schema retelei Wien este urmatoarea:

Comportarea in frecventa a circuitului poate fi intuita tinand cont ca la frecvente joase condensatorul C1 reprezinta o intrerupere , iar la frecvente inalte C2 scurcircuiteaza la masa semnalul de la iesire . Astfel la frecvente extreme circitul are caracteristica de transfer nula in sensul ca la aceste frecvente circuitul "nu lasa sa treaca nimic".Rezolvand analitic se obtine un factor de transfer

F_W(w)= =.

Maximul acestei functii de w este la frecventa la care termenul

este nul , adica w₀= . La acesata pulsatie defazajul introdus de retea este nul. Si acest aspect este important , pentru ca defazajul introdus de retea poate influenta caracterul reactiei (de exemplu , daca s-ar introduce un defazaj de 90 reactia nu ar mai fi pozitiva ci negativa).

Alura caracteristicii de transfer F_W(w) si a defazajului F_W(w) introdus de reteaua Wien este data in figura de mai jos:

In practica se aleg cele doua rezistente respectiv cele doua condensatoare de valori egale astfel incat R_­­₁=R₂=R iar C₁=C₂=C . In acest caz se obtine pentru caracteristica de transfer a amplificatorului , la frecventa f₀=w₀/2P valoarea de 1/3 adica atenuarea minima a retelei Wien este de 3 ori. Rezulta ca , pentru a indeplini conditia lui Bakhausen , care este in cazul nostru: F_W(w) A_v =1 trebuie realizat un amplificator cu amplificarea A_v=3.

De o importanta deosebita sunt si aspectele legate de impedantele de intrare si iesire ale retelei Wien , care trebuie sa satisfaca anumite relatii impreuna cu impedantele de intrare , respectiv de iesire ale amplificatorului . Aceste relatii sunt legate de conditiile de idealitate in care a fost dedusa analitic caracteristica de transfer a retelei . In aceste conditii de idealitate , impedanta de iesire a amplificatorului ( considerat ca generatorul care ataca reteaua ) a fost considerata nula , iar impedanta de intrare la borna neinversoare a amplificatorului (considerata ca sarcina a retelei Wien) a fost considerata infinit de mare (reteaua in gol). Cum aceste valori nu pot fi obtinute , se va cauta ca rezistentele de intrare , respectiv iesire ale amplificatorului sa satisfaca conditiile de idealitate prin inegalitatile:

R^amplificator_iesire<< R^Wien_intrare

R^amplificator_intrare>>R^Wien_iesire

Se calculeaza analitic impedantele de intrare ale retelei Wien la w₀:

R^Wien_intrare=

Astfel se va proiecta amplificatorul , astfel incit conditiile de mai sus sa fie indeplinite. Realizarea unei retele Wien a carei frecvente f₀ sa poata fi reglata in cazul nostru pe o decada in jurul frecventei centrale de 5 KHz se va face prin introducerea , in locul rezistentelor din retea a unor rezistente variabile intre Rmin si Rmax astfel incat :

Luam fmin=1kHz si fmax=10kHz

f_min> si f_max<.

Schema retelei Wien este data mai jos:

Asa cum se vede in figura potentiometrele P variaza sincron (fizic ele au cursoarele montate pe acelasi ax) iar cand cursorul e la minim, rezistenta potentiometrelor este nula iar R=R_min. Cand cursorul e la maxim R=P^max+Rmin , unde P^max este valoarea maxima pe care o poate lua potentiometrul P.

Proiectarea Retelei Wien:

Calculam condensatorul retelei Wien

C == 1/(2*3.14*1010*10000)=15nf

Alegem C1=15nF 10%.

In cel mai defavorabil caz , atunci cand R_min=1010W si C1=15nF +10%=16,5nF, frecventa maxima va fi:

f_max=1/(2*3.14*1010*16,5)=9555 Hz .

Calculam acum potentiometrul necesar.Valoarea sa maxima ,

P^max= -R_min=10K W

Alegem P^max=10kW cu o toleranta de 20%.De mentionat ca in calculul acestei valori am considerat tot cazul cel mai defavorabil , adica:

R_min=1010W si

C1=16nF

Calculam , in cazul cel mai defavorabil (C1=16nF , P^max=10 kW , R_min=900 W ), frecventa minima a oscilatorului.:

f_min==877 Hz ,

deci este atinsa oricum si frecventa minima de 1000Hz..

Cu acestea putem trece la proiectarea amplificatorului:

Proiectarea Amplificatorului:

Trebuie , asadar sa proiectam un amplificator cu intrare diferentiala si cu urmatorii parametri:

-Amplificarea in bucla deschisa a_v>>3

-Rezistenta de intrare la borna neinversoare >>1,5 57kW

-Rezistenta de iesire <<1,5 1kW

-Rezistenta de sarcina R_L=75W

Schema propusa este:

Etajul diferential de intrare este format din tranzistoarele Q1,Q2 care au in emitoare sursa de curent constant Q3 iar in colector au fiecare sarcini active realizate cu tranzistoarele Q4,Q5 in montaj "oglinda de curent".Aceasta solutie face ca spre etajul urmator , Q6 sa treaca atat curentul din colectorul lui Q2 cat si cel din colectorul lui Q1 "oglindit " de oglinda Q4,Q5, obtinandu-se o mai buna folosire a etajului diferential catre etajul urmator. Etajul urmator este un etaj clasic cu sarcina distribuita care are in colector sarcina activa Q7.

Calculul elementelor de circuit:

Alegem tensiunea de alimentare de 11V astfel incat etajul de iesire sa poata livra tensiunea necesara de 1V fara ca nici unul din tranzistoare sa se blocheze sau sa se satureze.

Prin tranzistoarele Q1,Q2 alegem curenti de 0,5mA , deci prin Q3 va circula un curent de 1mA , suma curentilor din cele doua tranzistoare ,Q1,Q2.

Alegand dioda Zerner de 3,6V (DZ3V6) , putem dimensiona R3:

R3=3kW

Alegand caderi de tensiune pe rezistentele R1,R2 de 2V , obtinem valorile lor:

R1=R2=2V/0.5mA=4KW

Alegem potentiale de +2.4V in colectoarele lui Q1,Q2

Curentul maxim prin Q6 pentru a asigura la bornele rezistentei de sarcina R_l =150W U =1v este I₆=6mA , deci R4 va fi:

R4=(Vcc-Va-Vbe)/I₄=1,3 kW

Putem calcula astfel si R5:

R5=W 500

Rezistenta R6 polarizeaza dioda Zerner astfel incat prin ea sa circule curentul nominal de 5mA:

R6=[-(-Vcc)-Vz]/5mA=1,48kW

Rp se alege astfel incat curentul de polarizare al bazei tranzistorului Q2 sa nu provoace o cadere semnificativa pe ea.Vom folosi tranzistoare cu factorul de amplificare in curent continuu h_21e de minim 125 , deci ,alegand Rp=50kW obtinem o cadere de tensiune pe Rp de:

U_Rp=Rp I_B2=0,2V

De remarcat ca pentru a compensa aceasta cadere si a asigura o functionare simetrica in curent continuu a etajului diferential , bucla de reactie negativa va trebui sa fie in curent continuu o rezistenta egal cuRp , intre iesire si masa. Astfel se asigura o deriva minima a tensiunii de iesire a amplificatorului de la valoarea de 0V , in regim static

Bucla de reactie negativa va avea schema generela din figura de mai jos:

Cf are practic o reactanta nula in banda de frecvente utila si se alege astfel incat

adica de unde rezulta Cf>>

unde este pulsatia minima la care va functiona (=60Hz/2*3.14=9.55 rad/s)

Alegerea tranzistoarelor din circuit:

Alegem :

Q1,Q2,Q3,Q7=BC107 si

Q4,Q5,Q6=BC177 cu paramerii dati in tabelul de mai jos:

Alegerea rezistoarelor din circuit :

Pentru rezistoarele folosite am ales valorile standardizate din tabelul de mai jos:

Calculul parametrilor de curent alternativ

1.Calculul parametrilor in bucla deschisa

-amplificarea: a_v

Deoarece sunt folositi ambii curenti ai etajului diferential amplificarea circuitului diferential este:

a_v^d=-g_m R^echiv_C2

unde R^echiv_C2 este rezistenta din colectorul lui Q2

g_m este transconductanta tranzistorului Q2 si este egala cu minim 40 I_c=40 5 10^-4=0,02

Neglijand influenta oglinzii de curent se poate afirma ca R^echiv_C2 este chiar rezistneta de intrare a tranzistorului Q6.

Rezistenta de intrare a tranzistorului Q6 este (h_21e+1) R4+r_P6=126 800+=100800+

+=100800+312,5=101112,5W

Rezulta ca amplificarea etajului diferential este de -g_m (h_21e+1) R4+r_P6=

= -0,02*101112,5=-2022 ori .

Etajul urmator , realizat cu tranzistorul Q6 este un etaj cu sarcina distribuita si are amplificarea de- . Deoarece rezistenta de iesire a tranzistorului Q7 est mult mai mare decat R_L , avem ca amplificarea etajului de iesire este de-

Rezulta amplificarea circuitului , a_v=-2022 -1=2022. Aceasta valoare este convenabila deoarece este mult mai mare decat amplificarea necesara in bucla inchisa de valoare 3,deci se va folosi o reactie negativa puternica , care are avantaje:

-mareste rezistenta de intrare a circuitului amplificator ;

-micsoreaza rezistenta de iesire a circuitului;

-imunizeaza amplificatorul fata de factorii perturbatori (variatii de temperatura , variatii ale tensiunii de alimentare , etc. );

Calculam si ceilalti doi paremetri ai amplificatorului , in bucla deschisa:

-Rezistenta de intrare a circuitului este , daca consideram rezistenta de iesire a lui Q3 foarte mare fata de rezistenta de iintrare a lui Q2 , de valoare:

r_in=2 r_P2//Rp=2 //50kW=12500W//50kW=49kW

r_ies=r_o ==1507W

Aceste valori sunt calculate in bucla deschisa , adica fara a conecta reactia negativa.In urma conectarii reactiei negative performantele amplificatorului se imbunatatesc , si anume:

Tinand cont de teoria reactiei negative , amplificarea in bucla deschisa este data de formula:

A_v= unde a_v este amplificarea in bucla deschisa -2022 iar A_v trabuie sa fie , conform relatiei Barkhausen , egala cu 3. Rezulita un factor de reactie f =0,33.

Marimea

T=a_v f , numita castig pe bucla are valoarea T=2022 0,33=674.

Rezistenta de iesire are , in prezenta reactiei negetive , valoarea de

R _ies= =1507/674=2,23W ,

iar cea de intrare are valoarea

R_in=r_ies T=50kW 674=33.7MW,

valori care verifica relatiile de proiectare:

-Rezistenta de intrare la borna neinversoare >>15 kW

-Rezistenta de iesire <<1,5kW

Putem alege acum si condensatorul de la intrarea amplificatorului ,

C1>> ==5,4nF. Alegem C1=100nF 10%

Veificarea functionarii sigure a componentelor active:

Tensiunile la care functioneaza 11V la care adaugam amplitudunea maxima de 1V nu pot pune in pericol functionarea tranzistorilor care suporta tensiuni maxime de 45V.

Curentii de colector nu pot depasi nici ei valoarea maxima admisa de 100mA deoarece in regim static curentii de colector sunt foarte mici.

Verificari in putere :

Q1,Q2:

Q1,Q2 functioneaza la V_CE=2,8V si la I_C=0,5mA deci disipa P= V_CE I_C=2.8 0,5 10^-3 =1,4mW<300mW deci functioneaza in zona sigura din punct de vedere a puterii disipate.

Q3:

Q3 functioneaza la V_CE=4,4V si la I_C=1mA deci P=4,4.10^-3=4,4 mW

Q5,Q4:

In mod analog rezulta P=1 0,5 10^-3=0,5mW

Q6,Q7

La acesti tranzistori se pune problema luarii in calcul si a coponentei alternative a puterii ce trece prin ei mai ales datorita rezistentei de iesire mici.

La momentele de timp cand tensiunile ating valori extreme de 2V curentul maxim prin tranzistorul Q6 va fi de Ic₇+=10mA+10mA=20mA.Tensiunea V_CE are valoarea maxima de 5V, deci puterea disipata de Q6 nu depaseste 100mW.

La Q7 curentul de colector este constant , de -10mA iar tensiunea maxima , V_CE=-5V deci puterea disipata este de 50mW.

Deci toate componentele functioneaza in zona de siguranta.

Reactia negativa:

Acest circuit este realizat cu TEC-J si are rolul de a mentine amplificarea circuitului la valoarea 3 atunci cand semnalul la iesire este de 1V_VV.Atuci cand el tinde sa creasca , amplificarea circuitului scade , iar cand semnalul scade , amplificarea creste.Acest circuit de autoreglare este necesar deoarece conditia de oscilatie a semnalului este o egalitate ( relatia Barkhausen ) , imposibil de obtinut practic.

Schema retelei de reactie negativa:

Functionare:

Dioda Df redreseaza tensiunea de la iesirea oscilatorului , astfel ca la bornele condensatorului C_f2 de obtine o tensiune continua , negativa proportionala cu amplitudunea semnalului de iesire . Aceasta tensiune comanda poarta tranzistorului care isi modifica transconductanta si influenteaza reactia negativa , asa cum a fost descris.

Alegem TEC-J-ul de tip BF 256 cu urmatorii parametri de catalog:

I_DSS=6..10 mA , V_T=-1..-3V , V_Dsmax=30V.

Deoarece am ales R_F1=Rp₁=50kW trebuie ca rezistenta echivalenta a circuitului format din Rf2 in paralel cu restul circuitului sa fie de circa 25kW , pentru ca factorul de transfer sa fie 1/3=25 kW/25 kW+50 kW

Cand semnalul de iesite are valoarea OV (conditie initiala ) , TEC-ul are transconductanta:

g_m=;

Cum V_GS=0 rezulta ca g_m=-=-=8 mA/V

Rezistenta echivalenta a TEC-J-ului este r_ech==0,125 kW=125W.

Estimam transconductanta TEC-J-ului la V_GS=-1V:

g_m=-(1-)=4mA/V

Rezistenta echivalenta in acest caz este de 250W.

Alegem Rf2 ceva mai mare decat valoarea de 25kW :

Rf2=27 kW

Putem calcula acum Rf3:

Rf3 este inseriata cu r_ech si acestea doua , in paralel cu Rf2 trebuie sa aiba rezistenta de 25kW;

r_ech=este considerata la V_GS=-1V.

Deci:

25kW= rezulta Rf3:

Rf3==337kW deci alegem Rf3=350 kW.

Se doreste obtinerea unei tensiuni la intrarea etajului formator de impulsuri dreptunghiulare de aproximativ 5V. Pentru aceasta se realizeaza un divizor de tensiune format din rezistenta Rf si potentiometrul Pf ,calculate astfel:

Vg=Pf*Vo/Pf+Rf =>Pf=1,5KW ,Rf=6,8K

Alegem condensatorul Cf2 astfel incat:

Cf2>> ==42mF Alegem un condensator electrolitic de 100mF 20% la tensiune de lucru de16V.

Alegem Cf1>> ==21mF Alegem Un condensator de 10mF 20%

la tensiune de lucru de 16V.

Mai alegem dioda Df de tip 1N4148 care suporta 200mA si o tensiune inversa maxima de 75V

ETAJUL FORMATOR DE IMPULSURI DREPTUNGHIULARE:

Schema etajului este data in figura :

3.1 Functionarea circuitului si relatii de proiectare

Triggerul Schmitt poate fi considerat un CBB cu structura asimetrica.Circuitul se compune din doua tranzistoare cu cuplaj in emitor (prin rezistentaR₅).Circuitul prezinta particularitatea ca starea bistabilului e determinata de valoarea tensiunii aplicate la intrare .

Considerand U_i=0, Q₁ e blocat, iar Q₂ e in conductie datorita curentului de baza dat de divizorul R₁,R₃,R₄. Se poate calcula valoarea tensiunii U_R5:

U_R5=E R₄/(R₁+R₃+R₄)]-V_BE2

Crescand U_i, Q₁ se va mentine blocat pana cand U_i atinge valoarea de prag:

U_i1=U_R5+V_BE1= E R₄/(R₁+R₃+R₄)]

In acest moment ,Q₁ trece in conductie si forteaza Q₂ blocat; din acest moment tensiunea la iesire are valoarea U_o2max=E, si ramane constanta ,oricat de mult am creste U_i.

Bascularea inversa se face atunci cand U_R4-U_R5 V_BE:

U_R4=R₄/(R₁+R₃+R₄)_*(E-R₁I_C1)

Valoarea curentului de colector pentru Q₁ este:

I_C1 U_i/R₅.

Rezulta urmatoarele expresii pt. pragurile de basculare:

U_i2=

U_i1=

Tensiunea de iesire este:

U_iesmin==3,85V

U_iesmax 11V

Alegand pragurile de basculare U_i1=4V si U_i2=3V si, tinand cont de valorile tensiunii de iesire,rezulta valorile componentelor din schema.Toate rezistoarele se aleg din clasa E24 ( 5%),de tip RCG 1025.

Condensatorul C are rolul de a accelera procesul de comutatie,valoarea sa se alege astfel incat |X_C|<<R la frecvente egale cu frecventa semnalului de intrare.Practic, pentru C=1mF se obtine o scadere a timpului de basculare cu cca. 35%.

Pentru a ajusta cu precizie pragurile de basculare, R₅ si R₃ se pot inlocui cu potentiometre semireglabile de 5kW

Tensiunea maxima de intrare e data de intrarea in saturatie a lui Q₁:

U_{i max}= 4V,

Tranzistorii Q₁ si Q₂ se aleg de tipul BC107 (b=125400,V_cesatmax=0,6V la I_c=100mA, P_max=1W, I_cmax=500mA).Tinand cont de tipul de tranzistoare folosite,se obtine o rezistenta de intrare :

-foarte mare,cand Q₁ e blocat;

bR₅=125_*3,6kW 450kW (minim), cand Q₁ e in conductie.

2.Etajul de iesire

 

Schema etajului de iesire este data in figura 3.

Fig.3-Etajul de iesire.

In continuare se va descrie functionarea etajului de iesire .

2.1.Functionarea etajului

Daca tensiunea de intrare in acest bloc este mare,de cca. 8V (vezi sectiunea 3.1) atunci Q₁ este saturat,avand jonctiunea B-E polarizata direct.Ca urmare,in baza lui Q₂ exista un potential scazut si acesta,fiind de tip pnp,se va satura.Un fenomen asemanator se petrece si la nivelul lui Q₃,deci si acesta se va satura.Tensiunea la iesire va fi maxima: u_o= E-V_EC3sat=7V .

Daca tensiunea de intrare in acest bloc este mica (egala cu cca. 2,2V-vezi sectiunea 3.1),atunci Q₁ este blocat si, printr-un mecanism asemanator cu cel de mai sus, rezulta Q₂ si Q₃ blocati. In acest mod rezulta ca tensiunea la iesire este minima,u₀=0V,deoarece prin sarcina nu circula curent.

2.2 Dimensionarea circuitului

Q₃ va lucra saturat/blocat si in starea saturat va suporta un curent de 4V/300W=13mA.Din catalog se alege Q₃ de tip 2N5872 (b=20100,V_{ECsat max}=1V la I_c=4A, P_max=117W, I_{c max}=15A) .Se justifica astfel de ce am ales E=u_0max+ V_{ECsat max}=5V.

Determinam I_b3satmin=13mA/20=0,6mA, curent care este suportat de Q₂.R₁ inchide curentul rezidual de colector al lui Q₂;caderea de tensiune pe R₁ este de maxim 0,7V, astfel incat I_R1<=0,7mA.

Se ia I_c2sat=2mA,pentru o saturare sigura a lui Q₃.Alegem Q₂ de tip BD140/25 (b=170300,V_{CEsat max}=1V la I_c=0,5A, P_max=12,5W, I_{c max}=1A).

Din relatia : E=V_EB3+V_EC2sat+R₅I_c2sat rezulta,prin inlocuire numerica, R₅=4,7KW

Avem I_{b2sat min}=2mA/170 12uA,care este suportat de Q₁.

Q₁ suporta curentul de baza al lui Q₂,deci alegem Q₁ de tipul BC107 (b=125400,V_cesatmax=0,6V la I_c=100mA, P_max=1W, I_cmax=500mA).Daca se ia R₂ suficient de mare, Q₁ suporta doar curentul de baza al lui Q_2, R₂ avand rol de inchidere a curentului rezidual de colector al lui Q₁.Se ia I_b2=30uA, suficient pt. saturarea lui Q₂.

Caderea de tensiune pe R₃,cu Q₁ saturat,este:

U_R3=E-V_EB3-V_EB2-V_CEsat1 3V

deci R₃=U_R3/I_c1=3/0,03 100kW

R₂ se dimensioneaza astfel incat curentul prin R_2,cu Q₁ saturat,sa fie mult mai mic decat I_b2,pt, a nu influenta PSF-ul calculat pentru Q₁.Practic se ia I_R4=I_b2/100=0.3mA.

Cunoscand U_R4=V_EB3 0,7V,rezulta R₄=0,7V/0,3mA 2.3MW

La saturatie,Q₁ are Ic₁=30uA,deci I_{b1sat min}=30uA/100 mA.Etajul formator ,cu Q₂|_form blocat,poate suporta fara nici un dubiu acest curent.

Apar probleme in starea Q₂|_form saturat,cand formatorul nu mai trebuie sa livreze un curent mai mare ca I_{b1sat min}, pt. a nu-l satura pe Q₁.

Problema e rezolvata inseriind intre colectorul lui Q₂|_form si Q₁ un rezistor R₁ de valoare mare,astfel incat suma caderilor de tensiune pe R₁,pe jonct. B-E a lui Q₁ si pe R₃ sa fie foarte apropiate de E:

R₁I_{b1sat min}+V_BE1+R₃I_{c1sat min}=11V.

Rezulta:

R₁ 709kW, practic se ia R₁=720kW

La saturatie,Q₃ disipa P_Q3=2A_*1V=2W,deci radiatorul se va proiecta pt. cel putin 5W.

Q₂ disipa la saturatie P_Q2=0,2_*1,1=0,22W; este bine ca si Q₂ sa fie fixat pe un radiator in forma de "U".

Q₁ disipa doar 12mW la saturatie,deci nu necesita radiator.

Avem: P_R5=(I_c2sat)²R₅=1,28W, deci se ia R₅ de 2W.

Astfel se aleg R₁R₄ cu valorile precizate,din clasa E24( 5%),de tip RCG1025,iar R₅ din aceeasi clasa,dar de tip RMG1100.

Proiectarea sursei de alimentare:

Sursa de alimentare va asigura cele doua tensiuni de alimentare , direct de la reteaua de 220V

Schema bloc:

Pentru o buna functionare a stabilizatorului va trebui ca la intrarea acestuia , adica la iesirea redresorului sa avem o tensiune mai mare cu cativa volti fata de cea stabilizata. O tensiune mare duce de obicei la cresterea factorului de stabilizare a stabilizatorului prin cresterea amplificarii amplificatorului de eroare, dar scade randamentul sursei. Uzual , pentru tensiuni mai mici de 12V se alege tensiunea mai mare cu circa 2V. Vom avea , asadar o tensiune de 11V dupa redresor si filtru.Aceasta este obtinuta prin redresarea si filtrarea unei tensiuni sinusoidale si este de obicei egala cu valoarea de varf a tensiunii alternative.Astfel , putem calcula valorile efective ale tensiunilor date de transformator:

V_ef=V_{intr,stabilizator} =13V/1,41=9,2V.

Vom dimensiona un transformator cu priza mediana care are cele doua tensiuni secundare de 9,2V_ef.

a) proiectarea transformatorului

Transformatorul va fi confectionat din tole "E+I" care au cotele standard in figura:

Grosimea pachetului de tole va fi de dimensiune 2a. Vom calcula parametrii transformatorului , care sunt:

-dimensiunea a

-numarul de spire pe volt

-grosimea conductorilor folositi:

Pentru a cacula parametrii transformatorului , tinem cont ca pe cele doua ramuri curentul de varf nu depasaete 350 mA. Proiectam transformatorul la o putere de 350mA 5=3,5W

Sectiunea miezului de tole este S_f unde f este fercventa retelei , 50Hz

Rezulta , cu aceasta formula o sectiune de : 1,4cm². Cu valoarea acestei sectiuni alegem tola necesara. Alegem tola de tip E16 cu a=16mm

Pentru acest tip de tole se calculeaza numarul de spire pe volt

n_v= ,unde B este inductia maxima in miez si care se considera 0,6.1,2 T

pentru B=0,6 , cazul cel mai nefavorabil , n_v=29 spire pe volt (in primar se vor lua cu circa 10% mai multe).

Rezulta pentru primar n=29*9.2=266 spire

Pentru o incarcare in curent a conductorilor de 2A/mm² , alegem pentru secundar diametrul conductorullui de 0,7 mm la curentul maxim de 350mA.

In primar curentul este de =9,09mA. Alegem diametrul conductorului din infasurarea primara de 0,08 mm..

A rezultat un transformator cu urmatorii parametri:

b) Proiectarea redresorului si a filtrului:

Schema propusa:

Alegem puntea de diode DB =1PM05 cu un curent maxim admis de 1A si o tensiune maxima admisa de 50V

Alegem condensatoarele electrolitice de filtraj Cr1=Cr2=1500mF/16V.

c) proiectarea stabilizatorului:

Schema propusa:

Calcului elementelor schemei :

La acest tip de satabilizator tensiunea de iesire este de U_ies=U_z-2V_BE Cum V_BE=0,6V, vom alege dioda Zerner de 12V (DZ12 ) care are un curent nominal de 5 mA.

Alegem T1=BC107 , cu h₂₁ = 125 minim , T2=BD135 cu h_21e=70 minim , deci I_Bs11=300mA/70=4,28mA si rezulta un curent de baza pentru T1=4,28mA/125=0,034mA.

Caderea de tensiune pe R este Vin-Vz=13V-12V=1V , iar curentul prin R este I_Z+0,034 mA=0,534 mA

Putem calcula R=1V/0,534mA=1,87kW E24 ,

Pentru stabilizatorul de -11V toate componentele isi schimba polaritatea:

-T1 se schimba cu T3 , complementarul sau BC 108

-T2 se schimba cu T4 , complementarul sau BD136

-Dioda Zerner isi schimba anodul cu catodul

Schema obtinuta este

Calculul rezistentei de iesire:

Ro=(R//Rz)/b1*b2=( W//20W)/70*125=0,002W

Ro<0,03 , deci conditia de proiectare este satisfacuta.