Inductieve relaxatieoscillator

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Inductieve relaxatieoscillator"

Hendrik van der Laan
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 ndctieve relaxatieoscillator Joel Uddén Bastiaan Welmers Jan Stolze Adilson Morais

2 Opdracht Opdracht: ontwerp een indctieve relaxatieoscillator

3 Defenitie relaxatieoscillator Er bestaan twee typen oscillatoren: relaxatieoscillator en harmonische oscillator Relaxatieoscillator: één energieresevoir die telkens op en ontladen wordt dmv van een actief circit met referentieinstellingen Harmonische oscillator: twee of meerdere energieresevoirs die energie met elkaar itwisselen, actief circit alleen voor verliescompensatie

4 Specificaties oscillator Spoel van 68µH Freqentie 5kHz Voedingsspanning 5V Minimaal vermogensgebrik Gebaseerd op twee transistor balansschakeling

5 Twee transistor balansschakeling

6 Twee transistor balanssschakeling

7 Twee transistor balansschakeling Hoe werkt deze schakeling? Wat is de U karakterastiek aan de twee klemmen?

14 Balansschakeling: U grafiek

15 Balansschakeling: U grafiek

16 Balansschakeling: stroomgestrd Welke karakterestiek krijgen we met een stroombron?

20 Balansschakeling U grafiek

21 Balansschakeling U grafiek

22 Koppeling spoel aan circit

30 Simleer schakeling met MATLAB Mathematische Analyse met behlp van MATLAB

31 Transistormodel: bc be ce > V =, = s t : e^ (4 be )

32 Transistormodel: bc V = : extra diode parallell on base collector d s t e^ (4 be ) sd = 1^ 16

33 U bc > V t = + = = = + ) ( ) ( ln 4 1 ) ^ (4 ) ^ ( i i e i e i be be be s be s

34 U bc V t = = = < + = = = > + = s d s d t s d s d t i e i i V i e i i V i i i ) ( ln 4 1 ) 4 ( ^ : ) ( ln 4 1 ) ( 4 ^ :

35 De drie vergelijkingen + = = < = = sd t t sd t i V i i V i V ) ( ln 4 1 : ) ( ) ( ln 4 1 : ) ( ln 4 1 :

36 Spoel aan circit koppelen Vergelijkingen vormen samen met spoelvergelijking U = L di/dt de werking van het circit Voor MATLAB omschrijven naar di = dt/l MATLAB script schrijven om voor elk tijdstip de stroom it te rekenen, en bij o en o om te klappen

37 Oscillatie: resltaat

38 Effect o op oscillatie Een grotere o: omklappnten verder it elkaar Spanningen blijven bijna hetzelfde, ds langere oplaadtijd > lagere freqentie

39 Effect o op oscillatie

40 PSPCE simlaties

41 Resltaat Met spoel van 68 µh en o 1mA: 25kHz Voor 5kHz hebben we een o van 1mA nodig.

42 Optimalisatie Hoe knnen we nog meer de freqentie naar 5kHz krijgen? De stroom verhogen betekent meer dissipatie Doel: de spoel moet minder snel 'leeglopen' zonder dat er extra stroom aan te pas komt

43 Optimalisatie Spoel minder snel leeg laten lopen: weerstand gekoppeld aan de spoel verlagen: minder ontlaadspanning bij dezelfde stroom Ds: extra parallelweerstand aan spoel koppelen

44 Optimalisatie Circit bowen en meten: bleek effectief Twee variabele weerstanden, o varieren met voedingspanning

45 Optimalisatie Resltaat: R2 verslechtert eigenschappen: moet blijven R1 brengt freqentie omlaag maar verkleint amplitde. Maximaal resltaat R1: freqentie wordt gehalveerd. Waarden voor ons: R1 = 68 ohm bij o van 2,36mA, freqentie 5kHz. Nadeel: R1 verlaagt de amplitde van de trilling en de vorm wordt raar.

46 Circit met weerstand = R e R e e R e i sd sd / ) ^ (4 / ) ^ (4 1 ) ^ (4 1 / ) 4 ^ (

47 Circit met weerstand

48 Circit met weerstand Omschrijven naar als fnctie van i met de Lambert fnctie = R e R e e R e i sd sd / ) ^ (4 / ) ^ (4 1 ) ^ (4 1 / ) 4 ^ ( x y W x xe y = = ) ( ^

49 Circit met weerstand i = ( i e^ (( i e^ (( i 4R W (4R = i = e^ ( 4) + / R )( 4R) = sd )( 4R)) = )( 4R)) = e^ (( i sd sd e^ (( i 4R 1/ 4ln(1/(4R e^ (4R e^ ( 4) e^ (4R )( 4R)) = e^ ( 4) 4 4R )( 4R))) = 4R sd sd sd ) W(4R e^( 4) 4) sd sd e^ ( 4) e^ (4R sd sd e^ (( i e^ ( 4)) e^ ( 4) )( 4R))) Voor MATLAB wordt dit ds: 1 e^ (4) + / R 1+ e^ (4) = 1/ 4ln(1/(4R ) W(4R e^ (( i sd e^( 4)) = 1/ 4ln(1/(4 R ) W(4R e^ (( i + )(4R))) (voor omklappnt) sd sd sd sd (omklappnt) )( 4R))) (na omklappnt)

50 Circit met weerstand

51 Circit met weerstand

52 Bovenste o (actieve) stroombronnen knnen worden vervangen door weerstanden Uiteindelijk circit Onderste o (passieve) stroombronnen knnen worden weggelaten, omdat de emittorspanning niet varieert

53 Uiteindelijk circit Berekening weerstand: U drop circit: gemiddeld 45mV (helft periode V, andere helft 7mV) Blijft over voor weerstanden: 5V dd 45mV=4,55V R = V/o ds 4.55V/2,35mA = 1,9k, afgerond 1k8 Keze transistor: Klein signaaltransistor: 2N394, of BC547

Vergelijkbare documenten

Elektronische basisschakelingen: Oplossingen 1

Elektronische basisschakelingen: Oplossingen Aki Sarafianos (aki.sarafianos@esat.kuleuven.be) ESAT 9.22 November 4, 202 Oefening op spannindelers, wetten van Kirchoff en equivalente schakelingen R v R