Исследование генератора аналоговых сигналов

Рефераты, курсовые, дипломные, контрольные (предпросмотр)

Тип: Исследование. Файл: Word (.doc) в архиве zip. Категория: Технологии
Адрес этого реферата http://referat-kursovaya.repetitor.info/?essayId=8926 или
Загрузить
В режиме предпросмотра не отображаются таблицы, графики и иллюстрации. Для получения полной версии нажмите кнопку «Загрузить». Рефераты, контрольные, дипломные, курсовые работы предоставляются в ознакомительных целях, не для плагиата.
Страница 1 из 2 [Всего 2 записей]1 2 »

Целью настоящей работы является изучение одного из вариантов исполнения электрических схем генераторов сигналов специальной формы.

Основные теоретические положения.

Принцип действия генераторов электрических сигналов основан на использовании явле-ния положительной обратной связи, охватывающей усилительные каскады (рис. 1).

рис. 1.

Причем, для возникновения генерации необходимо, чтобы коэффициент усиления каскада К - превышал некоторое критическое значение , что при использовании современной элемент-ной базы не является проблемой.

Форма сигнала, вырабатываемого генератором, зависит от вида цепи положительной обрат-ной связи. Если в качестве элемента цепи обратной связи использовать полосовой фильтр высокой добротности, то генератор будет вырабатывать сигнал синусоидальной формы определенной часто-ты. Такие устройства носят название генераторов гармонических сигналов.

К другому классу генераторов относятся т.н. генераторы сигналов специальной формы, выра-батывающие сигналы прямоугольной, треугольной, пилообразной и т.д. формы.

Схемные реализации упомянутых генераторов весьма многочисленны. Остановимся на одной из них.

На рис. 2 представлена схема генератора сигнала прямоугольной формы. Такие генерато-ры также называют мульивибраторами.

рис. 2.

Представленный генератор представляет собой операционный усилитель ОУ - ДА, охваченный положительной обратной связью через цепь R2 - R3. С другой стороны, эту схему можно охарактеризовать исходя из того, что ОУ - ДА с резисторами R2 - R3 представляют регенеративный компаратор, так называемый триггер Шмидта, охваченный ООС по цепи R1 - C.

Эпюры напряжений, поясняющие работу генератора, представлена на рис. 3.

Рассмотрим работу генератора.

При включении питания в силу действия положительной обратной связи в схеме происходит лавинообразный процесс, в результате которого напряжение на выходе ОУ устана-вливается на уровне напряжения насыщения положительной или отрицательной полярности. Пусть, например, в момент времени t=0 установилось напряжение +Uнас .

С этого момента времени начинается заряд конденсатора С по цепи: (+Uп1) - (выход ДА) - (R1) - (С) - ("корпус" - ).

Напряжение на конденсаторе Uc растет по экспоненте, стремясь к величине +Uнас (участок t0 - t1 на рис. 3).

На этом отрезке времени на входе "Р" ОУ действует положительное напряжение U0 , определяемое соотношением:

, (1)

Как только возрастающее напряжение на конденсаторе Uc достигнет этого значения, произойдет лавинообразный процесс, приводящий к "опрокидыванию" мультивибратора и установлению на его выходе напряжения -Uнас - момент времени t1 .

С этого момента происходит перезаряд конденсатора С по цепи: ("корпус" - ) - (С) - (R1) - (выход ДА) - (-Uп2). Напряжение, меняя свой знак, изменяется по экспоненциальному закону, стремясь к напряжению -Uнас (участок t1 - t2).

На этом отрезке времени на входе "Р" ОУ действует уже отрицательное напряжение U0 , определяемое соотношением (1). Как только напряжение на конденсаторе достигнет этого значения, произойдет очередное "опрокидывание" мультивибратора и на его выходе устанавливается напряжение +Uнас (момент t2).

С этого момента времени происходит перезаряд конденсатора С по цепи, писанной в п. 2.2.2. Описанные в п.п. 2.2.2. - 2.2.4. процессы повторяются, т.е. в генераторе устанавливается периодический процесс, формирующий на его выходе разнополярное напряжение прямоугольной формы с амплитудой: , (2)

Поскольку процесс перезаряда конденсатора одной и другой полярности происходит по цепям, содержащим идентичные элементы, интервалы времени:

(3)

и определяются постоянной времени:

(4)

Исходя из вышеприведенных соображений, легко получить соотношение для определения временных параметров выходного сигнала

(5)

(6)

Отметим также то, что регулировку частоты выходного сигнала можно производить изменением значений элементов, входящих в цепь заряда-разряда конденсатора С, т.е. изменением сопротивления резистора R1 и (или) изменением емкости конденсатора С.

Как видно из эпюр на рис.3, напряжение на конденсаторе Uc имеет форму, близкую к форме треугольного сигнала, с той лишь разницей, что фронты этого сигнала не линейны, а экспоненциальны.

Описание объекта и средств исследования.

Электрическая схема исследуемого генератора представлена на рис. 4.

На микросхеме К1402Д8А собран генератор прямоугольных импульсов, частота выходного сигнала которого регулируется переменным резистором R4 = 3.3 кОм.

Остальные параметры элементов схемы:

C1 = 1 мкФ ; R6 = 1 кОм ; R7 = 100 кОм ; R8 = 3.9 кОм.

Напряжение треугольной формы снимается с конденсатора С1 и через регулятор уровня на переменном резисторе R1 подается на каскад усиления, собранный на микросхеме К140УД8А.

Данные резисторов каскада:

R2 = R3 = 680 Ом ; R4 = 10 кОм.

Усиленный сигнал треугольной формы подается для наблюдения на контрольную точку, обозначенную символом "Вх2".

Получение сигнала синусоидальной формы в данном генераторе осу-ществляется путем двухстороннего ограничения сигнала треугольной формы. Это ограничение выполняется в блоке двухстороннего ограничения, собранном на по-лупроводниковых диодах, рассмотрение схемы которого не входит в задачу данной лабораторной работы.

Получаемая с помощью этой операции "синусоида", как можно в этом убедиться, экспериментально весьма далека от идеальной и могла бы быть использована лишь в аппаратуре низкого класса.

В этой схеме сигнал треугольной формы постоянно подключен к кон-трольной точке "Вх2", "синусоида" и прямоугольный сигнал подключаются к контрольной точке "Вх1" через кнопку SA1 ("ВсВ / ВнК") , расположенную на блоке К32 в поле надписи "коммуникатор" над гнездами "Вход 1".

Порядок выполнения работы.

Расчетная часть.

Пользуясь значениями параметров схемы генератора из п. 3.1. и формулами (3) - (6) рассчитать период следования и частоту выходного сигнала генератора:

Исходя из условия, что напряжение насыщения на выходе операционного усилителя на (2 - 3) В меньше напряжения питания, определить ожидаемую амплитуду Um прямоугольных импульсов на выходе генератора (формула 2).

Исходя из эпюр сигналов на генераторе (рис. 3) и параметров элементов схемы и п. 3.2., рассчитать амплитуду импульсов треугольной формы на выходе генератора ("Вх2") (при этом движок потенциометра Р1 должен находиться в крайнем верхнем положении).

Результаты расчетов по п.4.1. свести в таблицу 1.

Экспериментальная часть.

Убедиться в том, что кнопка "ВсВ / ВнК" под подписью "КВУ" и аналогичная правая кнопка в поле надписи "Коммутатор" - отжаты. Установить потенциометр R4.

Наблюдая сигнал прямоугольной формы на выходе генератора, определить его па-раметры и полученные данные занести в таблицу 1. Повторить измерение периода следования Т для другого положения потенциометра R4, установленного лаборантом или преподавателем.

Наблюдая сигнал треугольной формы на выходе генератора, определить его параметры и данные записать в таблицу 1.

Зарисовать эпюры сигналов п.п. 4.2.2. и 4.2.3. в едином масштабе времени, с учетом изменения фазы каскадом на ДА2.

Проверить и зарисовать эпюру сигнала синусоидальной формы на выходе генератора и определить его амплитуду.

Таблица 1.

Контрольные вопросы.

1. Что такое положительная обратная связь ?

2. На какие два крупных класса подразделяются генераторы электрических сигналов ?

3. Что называется мультивибратором ?

4. Чем определяется частота выходного сигнала исследуемого генератора ?

5. Чем определяется амплитуда выходных импульсов генератора ?

6. Какая регулировка частоты сигнала предусмотрена в схеме исследуемого генератора ?

7. Какую роль выполняет каскад на микросхеме ДА2 (рис. 4) ?

8. Каково назначение резисторов R7 и R8 на схеме (рис. 4) ?

9. Что регулируется переменным резистором R1 на схеме генератора (рис. 4) ?

Список рекомендуемой литературы.

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника - М. : Высшая школа, 1982.

RSSСтраница 1 из 2 [Всего 2 записей]1 2 »


При любом использовании материалов сайта обязательна гиперссылка на сайт «Репетитор».
Разработка и Дизайн компании Awelan
www.megastock.ru
Проверить аттестат