Алгоритм создания необходимой электрической схемы с нуля

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1522866 писал(а):

Дело не в учебнике, а в программе: мы по программе не изучали трансформаторы.

Тогда забейте на эту дурацку программу для заочников и начинайте читать нормальные учебники, если вам электроника интересна. Много читать. Не знать, что такое трансформатор - это категорически неправильно.

[Solaris86]

realeugene в сообщении #1522926 писал(а):

Solaris86 в сообщении #1522866 писал(а):

Дело не в учебнике, а в программе: мы по программе не изучали трансформаторы.

Тогда забейте на эту дурацку программу для заочников и начинайте читать нормальные учебники, если вам электроника интересна. Много читать. Не знать, что такое трансформатор - это категорически неправильно.

Я уже на этом пути. Надо сейчас только с дипломом доразобраться: меня научник попросил хотя бы номиналы в схемах генератора аэроионов и счетчика аэроионов определить, чтобы на защите было, что показать ГЭКу...

Вернусь к схеме генератора аэроионов:

Допилить, как мне советовали, у меня не хватило времени, поэтому буду подбирать номиналы для этой.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора полагается 25 кВ (4 кВ, о которых писали выше, вызывают сомнения в пане эффективности ионизации, об этом пишут специалисты по ионизаторам).
Я решил промоделировать в Microcap 12 часть схемы, через которую формируются импульсы, идущие на первичную обмотку трансформатора 41: транзисторы 14, 15, 37, 38, 31, 32 (автор патента называет эти транзисторы "комплементарными транзисторами Дарлингтона"), конденсатор 39, первичная обмотка 40. К базам транзисторов подключены источники питания, имитирующие логическую единицу - 5 В.
Если я правильно понимаю, то напряжение питания питания этой схемы можно выбрать 5 В.
Трактование "комплементарных транзисторов Дарлингтона" взято из книги Клода Галле "Полезные советы по разработке и отладке электронных схем" (автор патента рекомендовал именно эту книгу по теме этих транзисторов):

Акцентирую на этом внимание потому, что в учебнике Хоровица и Хилла под "комплементарными транзисторами Дарлингтона" понимаются транзисторы, соединённые по схеме Шиклаи:

Вот что получилось:


Для начала хочу узнать, верно ли я промоделировал часть исходной схемы?

[realeugene]

Какие у вас коммутируемые токи? Если они меньше сотен миллиампер - усиления обычных транзисторов вам достаточно, чтобы их открывать логикой с приемлемыми базовыми токами. На транзисторах Дарлингтона выше напряжение насыщения коллектор-эмиттер, это вам не нужно.

Не забудьте в базы добавить токоограничивающие резисторы.

[EUgeneUS]

Solaris86 в сообщении #1522960 писал(а):

Для начала хоу узнать, верно ли я промоделировал часть исходной схемы?

Нет, неверно.

В транзисторе Дарлинготона используются транзисторы одной проводимости. "Результирующий", эквивалентный транзистор будет иметь туже самую проводимость.
В транзисторе Шиклаи используются транзисторы разной проводимости. Результирующий", эквивалентный транзистор будет иметь проводимость такую же, как у первого транзистора в схеме.
Это позволяет сделать комплиментарную пару: два составных транзистора разной проводимости, но с близкими характеристиками.
Делается это так:
1. Берется мощный транзистор одной проводимости (скажем n-p-n) и включается с менее мощным транзистором (А) той же проводимости по схеме Дарлингтона.
2. Берется такой же мощный транзистор той же проводимости (n-p-n) и включается с менее мощным транзистором с обратной проводимостью и комплиментарным с (А) по схеме Шиклаи. Получаем составной транзистор обратной проводимости.

На схеме из патента транзисторы имеют разную проводимость в паре. А у Вас на схеме - одну. Это фатальная ошибка.

Что Вам нужно: найти мощные транзисторы с большим коэффциентом передачи тока (несколько сотен или больше), и которые имеют комплиментарную пару обратной проводимости.
Скорее всего и будет: один будет по схеме Дарлингтона, второй - по схеме Шиклаи.
Обратите внимание, на наличие защитного диода в транзисторах - он важен для правильной работы схемы.

[Solaris86]

Ещё хотел выяснить один момент про потенциометр

Пусть есть некий потенциометр, у него макcимальное сопротивление R. Мы подключили его в цепь всеми тремя выводами и установили значение R1.
Правильно ли я понимаю, что в данном случае этот потенциометр можно заменить эквивалентной схемой, где к резистору R1 подключены параллельно идущие R2 и провод (КЗ - короткое замыкание)? И в таком случае ток через R2 не потечёт, поскольку R2 шунтируется КЗ?
Спрашиваю, чтобы удостовериться, что верно представлю себе, что в потенциометре, изображённом слева на картинке выше, ток будет течь от горизонтального провода через угловой провод со стрелкой к красной части и далее по верхнему проводу, а в фиолетовой части и нижнем проводе, соединяющем фиолетовую часть с горизонтальным проводом, тока не будет?

realeugene в сообщении #1522962 писал(а):

Не забудьте в базы добавить токоограничивающие резисторы.

Какое падение напряжения от 5 В в цепи базы они должны обеспечивать?

EUgeneUS в сообщении #1522963 писал(а):

На схеме из патента транзисторы имеют разную проводимость в паре. А у Вас на схеме - одну. Это фатальная ошибка.

Не совсем понял Вашу мысль: у меня верхние транзисторы Дарлингтона собраны на NPN-транзисторах, а нижние - на PNP транзисторах. Что значит "одна проводимость" у меня на схеме?

[EUgeneUS]

Solaris86 в сообщении #1522975 писал(а):

Не совсем понял Вашу мысль: у меня верхние транзисторы Дарлингтона собраны на NPN-транзисторах, а нижние - на PNP транзисторах. Что значит "одна проводимость" у меня на схеме?

Сорри, что-то зациклился и был невнимателен . Да, так (теоретически) можно. Практически сложно (но опять же можно) сделать комплиментарные мощные биполярные транзисторы разной проводимости, отсюда ноги растут в "схема Шиклаи комплиментарна схеме Дарлингтона".

Solaris86 в сообщении #1522975 писал(а):

Правильно ли я понимаю, что в данном случае этот потенциометр можно заменить эквивалентной схемой, где к резистору R1 подключены параллельно идущие R2 и провод (КЗ - короткое замыкание)? И в таком случае ток через R2 не потечёт, поскольку R2 шунтируется КЗ?
Спрашиваю, чтобы удостовериться, что верно представлю себе, что в потенциометре, изображённом слева на картинке выше, ток будет течь от горизонтального провода через угловой провод со стрелкой к красной части и далее по верхнему проводу, а в фиолетовой части и нижнем проводе, соединяющем фиолетовую часть с горизонтальным проводом, тока не будет?

Да.

Solaris86 в сообщении #1522975 писал(а):

Какое падение напряжения от 5 В в цепи базы они должны обеспечивать?

Там рассчитывается так:
1. Транзисторы должны работать в ключевом режиме.
Значит ток базы должен быть заметно выше тока коллектора, деленного на коэффициент передачи тока составного транзистора. Скажем, раз в десять.
2. Отнимаем от 5 вольт 1.2 вольта (падение на двух переходах) делим на полученный в пункте 1 ток базы. Это оценка сопротивления сверху.
3. Смотрим в даташитах максимальный ток базы (маломощного транзистора в паре) и максимальный ток логического элемента, выбираем минимум, уменьшаем для надежности раза в два.
4. Повторяем пункт 2 для тока, определенного в пункте 3. Это оценка сопротивления снизу.
5. Можно брать любое сопротивление между этими оценками, лучше ближе к минимальному.
6. Если оценки сверху и снизу "разошлись" и пересечение их пустое - беда. Надо что-то делать.

[Emergency]

Solaris86 в сообщении #1522975 писал(а):

Пусть есть некий потенциометр...

Проблемы терминологии и жаргона. В вашем способе включения это не потенциометр, а переменный резистор. В потенциометре с контакта со стрелкой снимается потенциал равный части потенциала верхнего провода (нижний считаем заземленным).

[Solaris86]

Пытался моделировать схему целиком.

Автор патента даёт такие графики:

Здесь буквой "И" обозначено напряжение импульса на выходе соответствующего элемента.
Согласно последнему графику, напряжение импульсов на первичной обмотке трансформатора (И40) составляет примерно удвоенное напряжение питания (И19) (если питать схему я буду напряжением 5 В, то на первичной обмотке должно быть чуть более 10 В).
У меня вот что получилось при анализе Transient в Microcap 12 (индуктивность первичный обмотки трансформатора я выбрал 1 мГн, напряжение снимал с точек out1 и out2).

Как видно, форма графиков не такая, какая указана в патенте, да и напряжение даже не дотягивает до напряжения питания.
В чём моя ошибка? Если у кого есть опыт моделирования в САПР Mirocap, то подскажите по моделированию более подробно.

[EUgeneUS]

Solaris86
схемы надо настраивать с начала, а не с конца.
Начало схемы - генераторы.
Пока план такой:

1. Проверьте форму сигнала И1. Частота импульсов должна быть десятки кГц - как написано в патенте. Если не написано, то 50-60 кГц.
Скорее всего придется сильно уменьшить ёмкость C1 (сразу раз в 10 уменьшайте, далее подбирайте)

2. Проверить форму сигнала И9 и И10. Если не такая - подобрать C2 и покрутить подстроечник X2.

3. Далее проверяете частоту сигнала И21 она должна быть в десять или больше раз меньше, чем частота сигнала И10. Подбирается конденсатором C3.
4. После чего проверяете, что изменяя положение движка X3 сильно меняется скважность сигнала, а частота не меняется или меняется слабо.
5. После чего проверяете форму сигнала И20
6. После чего отключаете блок И21 (нумерация по схеме из патента), вместо него через резистор 10 кОм подключаете питание.

7. После чего снимаете синхронизированно сигналы И13, И36, И30 (это точки соединения эмиттеров) и шлете сюда.

ЗЫ. Номиналы С4 и индуктивности первичной обмотки выглядят сильно завышенными.

-- 17.06.2021, 16:57 --

А вот еще проблема. У Вас нет защитных диодов на мощных транзисторах. А они в этой схеме работают не только для защиты.

[Solaris86]

Вот схема, где обозначено, откуда снимается напряжение:

Получилось так

Смущает следующее:
1. Почему логическая единица - это не напряжение питания 5 В, а логический ноль - это не потенциал земли 0 В? Я в курсе, что логической единицей считают напряжение в диапазоне 70-100% от напряжения питания, а логическим нулём 0-30% от напряжения питания, но тут-то моделирование с идеальными логическими элементами, а не реальная схема. Видно, что напряжение импульса не дотягивает до 3.5 В, то есть оно где-то между логической единицей и логическим нулём, и я не понимаю почему так, ведь номиналы RC-цепочки влияют только на частоту и скважность импульсов, но не на их амплитуду...
2. Почему Microcap выдаёт такие странные графики v(out9) и v(out10)? Это же вообще чисто качественные графики какие-то, чтобы понимать где логическая единица, а где логический ноль, по ним невозможно узнать хотя бы приблизительное значение напряжения.

[EUgeneUS]

Solaris86
Для сигналов $v(out9)$ и $v(out10)$ почему-то не указаны значения на оси $Oy$.
В зависимости от этого будут разные рецепты.
И поставьте уже диоды на мощные транзисторы (до них дойдем позже, но дойдем же)

-- 19.06.2021, 00:36 --

Solaris86 в сообщении #1523361 писал(а):

1. Почему логическая единица - это не напряжение питания 5 В, а логический ноль - это не потенциал земли 0 В?

Такое впечатление, что "логика" у Вас питается от 3.3В, а не от 5 В.

То, что ноль у Вас не ноль, а почти ноль - это нормально. Так оно и есть.

[Solaris86]

Ещё не ясно, почему передний фронт первого импульса на графиках смещён относительно нуля вправо. Из-за чего так?

[Solaris86]

На видео есть тактовый генератор для процессора (таймкод - 26:33)
https://www.youtube.com/watch?v=FkOdvIz ... omWorkshop

Я повторил номиналы, которые использовал автор видео, но у меня получилась частота почти в 6 раз ниже (значение переменного резистора я установил на ноль, просто чтобы его не удалять из схемы)... В чём причина?

[Emergency]

Solaris86 в сообщении #1523361 писал(а):

Почему Microcap выдаёт такие странные графики v(out9) и v(out10)?

У вас не указан номинал переменных (подстроечных) резисторов. Элемент U3 похоже должен удваивать частоту генератора U1U2, а подстроечники X1, X2, X3 служат для получения правильной формы меандра (равенства ширины пиков м провалов).

[Dmitriy40]

Solaris86 в сообщении #1523381 писал(а):

Я повторил номиналы, которые использовал автор видео, но у меня получилась частота почти в 6 раз ниже (значение переменного резистора я установил на ноль, просто чтобы его не удалять из схемы)... В чём причина?

А логические элементы Вы тоже поставили именно 155ЛН1, а не произвольные? К тому же 155 это ТТЛ серия, а у неё логические пороги вовсе не 30/70%, а 0.8В/2.4В (питание 5В). И для неё коэффициенты в формулах вполне могут быть другими.

-- 19.06.2021, 14:11 --

Emergency в сообщении #1523396 писал(а):

Элемент U3 похоже должен удваивать частоту генератора U1U2,

А вместе с U4 формировать короткие (регулируется X2,C2) импульсы по фронтам исходного сигнала. И только по фронтам.