Задание №4
Курсовая работа №1
Студент Патронина Наталья Владимировна
Специальность 230100
Шифр612044
A = 4
B = 7
C = 0,3
D = 3
Разработать генератор однополярных прямоугольных импульсов на базе ОУ и транзисторного каскада по данным таблицы.
-
Параметр
Данные
Частота выходной последовательности импульсов,
fвых=4000 Гц
Амплитуда выходных импульсов,
Uвых=7В
Сопротивление нагрузки,
Rн, =300 Ом
Скважность,
Q =3
ВВЕДЕНИЕ
Неотъемлемой частью почти любого электронного устройства является генератор каких-либо колебаний. Так, например, генераторы колебаний специальной формы используются в цифровых измерительных приборах, осциллографах, радиоприемниках, телевизорах, часах, ЭВМ и множестве других устройств. В зависимости от конкретного применения генератор может использоваться просто как источник регулярных импульсов (например, синхросигналов в цифровой системе); от него может требоваться стабильность и точность (опорный интервал времени в частотомере), регулируемость (гетеродин радиоприемника) или способность генерировать колебания в точности заданной формы (синусоидальной в звукотехнике или пилообразной в развертке осциллографа).
В режиме автоколебаний он не имеет состояния устойчивого равновесия. При работе мультивибратора в этом режиме существуют два чередующихся состояния квазиравновесия. Состояние квазиравновесия характеризуется сравнительно медленным изменением токов и напряжений, приводящих к некоторому критическому состоянию, при котором создаются условия для скачкообразного перехода мультивибратора из одного состояния в другое. Период колебаний при этом зависит от параметров схемы.
Схемотехнически электронный генератор (мультивибратор) представляет собой усилитель, охваченный положительной обратной связью.
В качестве усилителя могут быть использованы схемы на дискретных транзисторах, цифровые ИМС, интегральные таймеры, а также операционные усилители. Использование ОУ позволяет построить стабильные генераторы с хорошим воспроизведением. В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. Одним из наиболее распространенных импульсных генераторов является мультивибратор. Мультивибраторы не имеют ни одного состояния устойчивого равновесия, поэтому относятся к классу автоколебательных генераторов. Мультивибратор работает без подачи входного сигнала.
1. Схема электрическая структурная
Разработаем электрическую структурную схему исходя из условий задачи.
Времязадающая RC
цепь
RC
цепь
ОУ
Усилительный
каскад
Нагрузка
Цепь
ПОС
Uвых – Выходной импульс
Рис.1. Схема Э1.
Структурная схема определяет основные крупные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Структурные схемы служат основанием для разработки других, в первую очередь функциональных схем; их также используют при эксплуатации для общего ознакомления с изделием.
Времязадающая RC цепь – обеспечивает необходимую длительность выходного импульса.
Операционный усилитель – генерирует импульс длительностью заданной времязадающей RC цепью, при наличии запускающего импульса.
Усилительный каскад – усиливает по току импульс сгенерированный ОУ.
Цепь положительной обратной связи (ПОС) формирует напряжение положительной обратной связи.
Операционный усилитель (ОУ) - это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на интегральной схеме и удовлетворяющий следующим требованиям к электрическим параметрам:
коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности;
входное сопротивление стремится к бесконечности;
выходное сопротивление стремится к нулю;
если входное напряжение стремится к нулю, то выходное напряжение также равно нулю;
бесконечная полоса усиливаемых частот стремится к бесконечности.
Операционный усилитель, как и любой другой усилитель, предназначен для усиления мощности входного сигнала. Название “операционный” он получил от аналогов на дискретных компонентах, выполнявших различные математические операции (суммирование, вычитание, логарифмирование и др.) в основном в аналоговых ЭВМ. В настоящее время операционным называют усилитель, выполненный в виде интегральной микросхемы. Операционные усилители в настоящее время используются в самых различных электронных устройствах. Их широко применяют как в аналоговых, так и в импульсных устройствах электроники.
2. Схема электрическая функциональная
На основе структурной схемы разработаем электрическую функциональную схему.
Рис.2. Схема функциональная.
Функциональная схема разъясняет физические процессы, протекающие в отдельных функциональных частях изделия или в изделии в целом. Функциональные схемы выполняют до разработки принципиальных схем и служат основанием для их разработки. Функциональные схемы также используют для изучения принципа действия изделий, при их наладке. Регулировке, контроле и ремонте.
Функциональные схемы составляют или на все изделие в целом, или, как правило, отдельно для каждой функциональной части изделия; поэтому для изделия составляют несколько функциональных схем. В процессе проектирования функциональные схемы могут уточняться и корректироваться по результатам разработки принципиальных схем.
Цепь положительной обратной связи (ПОС) формирует напряжение положительной обратной связи. Соберем её на активном сопротивлении.
Усилитель соберем на полевых транзисторах с p-n переходом. В таком случае выходной сигнал на нагрузке будет повторять входной сигнал только усиленный по мощности и току. Параллельно транзистору подключим сопротивление для уменьшения входного сопротивления эмиттерного повторителя.