Практическое занятие № 4. Расчет схем электронных генераторов

Задача 1. Расчёт генератора гармонических колебаний.

Разработать схему генератора гармонических колебаний на операционном усилителе (КР140УД7 (μ A741CD) – группа №1; КР140УД11 (LM318N8) – группа №2; КР140УД14 (LM308AM8) – группа №3; КР140УД18 (LF355BN) – группа №4), обеспечив действующее значение напряжения U_г и частоту f_г. Описать принцип работы, осуществить моделирование работы схемы. Исходные данные приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Исходные данные к задаче 1

 

Номер варианта	Uг, В	fг, кГц
		9, 5
		8, 5
		7, 5
		6, 5
		5, 5
		4, 5
		3, 5
		2, 5
		1, 5
		1, 4
		1, 3
		1, 2
		1, 1
		0, 9
		0, 8
		0, 7
		0, 6
		0, 5
		0, 4
		0, 3
		0, 2

Пример решения задачи 1. Вариант 31

 

Схема генератора гармонического сигнала на операционном усилителе с мостом Вина в цепи обратной связи приведена на рисунке 4.1. Принцип ее работы описан в [2].

Рисунок 4.1 – Генератор гармонических колебаний на операционном усилителе с мостом Вина и цепи обратной связи

 

Частоту генерации определяют по формуле

 

 

ПриС = С₁ = С₂, R = R₃ = R₄ частота выходного напряжения

 

 

На неинве ртирующий вход ОУ поступает сигнал положительной обратной связи, а несколько меньший по амплитуде сигнал отрицательной обратной связи – на инвертирующий вход ОУ, состоящей из резисторов R₁ и R₂.

Для обеспечения нормальной работы автогенератора коэффициент усиления по напряжению усилителя должен иметь значение

 

K_u= (1+R₂/R₁)=1/b³ 3.

 

В реальном RC-ге­не­раторе обычно частота плавно перестраивается в пределах заданного диапазона, для чего используются сдвоенные переменные резисторы R₃ и R₄ или сдвоенный блок конденсаторов С₁ и С₂ с изменяемыми ёмкостями.

Принимаем R₂ = R₃ = R₄=R =10 кОм.

ТогдаR₁ =R₂/ (3-1) =10∙ 10³ /2 = 5 кОм.

С₁ = С₂=С=1 /(2∙ π ∙ f_г∙ R)=1 /2∙ 3, 14∙ 1000∙ 10∙ 10³ = 15, 9 нФ.

Принимаем из стандартного ряда (приложение В) С=16 нФ.

Модель генератора гармонических колебаний на ОУ КР140УД11 (LM318N8) в среде Multisim (файл «Генератор гармонических колебаний.ms11») приведена на рисунке 4.2. Для возбуждения колебаний в модели предусмотрен источник постоянного напряжения U₁, подключаемый на короткое время ключом SB1. Незатухающие колебания возможны при K_u³ 3, следовательно, сопротивление R₁³ 5 кОм. Примем R₁ = 4, 9 кОм.

Для обеспечения требуемого напряжения на выходе можно установить делитель напряжения:

Задаваясь сопротивлением R_d2=2 кОм и зная напряжение на выходе генератора без делителя U_г=9, 56 В (рисунок 4.2), находим

 

 

Рисунок 4.2 – Модельгенератора гармонических колебаний на ОУ с осциллограммой выходного напряжения

 

Результаты моделирования: U₁=0, 966 В, f=0, 993 кГц, что соответствует заданию.

Задача 2. Расчёт симметричного мультивибратора.

Разработать симметричный мультивибратор на операционном усилителе, обеспечивмаксимальное значениенапряжения , длительность импульса , время фронта = (5 мкс – группа №1; 10 мкс – группа №2; 15 мкс – группа №1; 20 мкс – группа №4).Описать работу, осуществить моделирование работы схемы. Исходные данные приведены в таблице 4.2.

 

Таблица 4.2 – Исходные данные к задаче 2

 

Номер варианта	, В	, мкс

 

Пример решения задачи 2. Вариант 31

 

Схема симметричного мультивибратора на ОУ приведена на рисунке 4.3.Принцип ее работы описан в [2].

 

Рисунок 4.3– Симметричный мультивибратор на операционном усилителе

При выборе конкретного типа операционного усилителя для построения симметричного мультивибратора исходим из того, что он должен обеспечивать необходимую скорость нарастания выходного напряжения и амплитуду импульса U_m< U_П.

Выбираем операционный усилитель К140УД11, имеющий следующие параметры (приложение Е):

– номинальное напряжение питания U_{пит ном}=±15 В;

– коэффициент усиления K_{u ОУ}=30000;

– максимально допустимое выходное напряжение U_выхmax=12 В;

–скорость нарастания выходного напряженияV_u=50 В/мкс;

– входное сопротивление R_вх=0, 4 МОм;

– минимальное сопротивление нагрузки R_{Н min}=2 кОм.

Такой усилитель обеспечивает U_m = ±10 В при снижении напряжения питания до U_П = 12В. Скорость изменения выходного напряжения, которую обеспечивает такой усилитель, выше требуемой 5 В/мкс.

Из условий: 10·R_Нmin< R₁≤ R_вх; R₂+R₃> 10·R_Нmin; R₂= 10·R₃. Выбираем R₁ = 50 кОм, R₂ = 20 кОм, R₃ = 2 кОм. Ёмкость конденсатора С₁ рассчитывается из соотношения

 

нФ.

Принимаем из стандартного ряда С₁ =56 нФ.

Модель симметричного мультивибратора на ОУ КР140УД11 (LM318N8)в среде Multisim (файл «Мультивибратор.ms11») приведена на рисунке 4.4.

 

Рисунок 4.4 – Модель симметричного мультивибратора на ОУ с осциллограммой выходного напряжения

Результаты моделирования: U_m=20/2=10 В, t_И=(1/1, 11∙ 10³)/2= =450мкс, что соответствует заданию.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Составить схему транспортной классификации грузов.
2. XI. Топологии интегральных микросхем
3. А-общий вид; б-принципиальная схема; 1-неоновая лампа; 2- шунтирующее сопротивление; 3-добавочное сопротивление; 4-корпус.
4. Автоматическая схема переключения шин.
5. Адаптация структурной схемы к условиям, обеспечивающим достоверную симуляцию рабочих процессов
6. Алгоритм анализа переключательной схемы
7. Алгоритм линейной структуры и его блок-схема.
8. Анализ схемы на мультиплексоре
9. Блок генераторов напряжений с наборным полем
10. Блок-схемы алгоритмов разветвляющейся структуры.
11. Большое практическое значение имеет развитие устойчивости
12. В чем состоят различия принципов действия, характеристик и областей применения транзисторов и тиристоров в электронных аппаратах?