ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ-1

1

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ.

Цель работы: Изучить устройство и работу генератора прямоугольных импульсов.

Приобрести навыки компьютерного моделирования радиоэлектронных устройств с помощью программы ElectronicsWorkbench и навыки проведения натурного эксперимента и работы с радиоизмерительными приборами. С помощью натурного эксперимента подтвердить репрезентативность компьютерного моделирования.

Приборы и материалы: ПК 486 модели и дискета 3,5``,

макет генератора гармонических колебаний, осциллограф, электронносчётный частотомер.

Краткая теория. Принцип работы генератора прямоугольных импульсов основан на перезарядке конденсатора С1 между двумя уровнями напряжения, определяемыми делителем R1 и R3. Как только уровень напряжения на выходе схемы достигнет максимального значения, конденсатор С1 заряжается. По мере заряда конденсатора уровень напряжения на резисторе R2 уменьшается и как только достигнет положительного критического уровня (напряжение на инвертирующем входе), напряжение на выходе практически мгновенно уменьшается до минимального значения. Начинается перезарядка конденсатора С1. Уровень напряжения на резисторе R2 продолжает уменьшаться и при достижении им величины отрицательного критическго уровня (напряжение на неинвертирующем входе после переключения), напряжение на выходе схемы вновь достигает максимума. Частоту

3

Осциллограмма генерируемого сигнала, развёрнутая в полный экран, выглядит следующим образом.

4

Порядок выполнения работы. Сначала выполняется компьютерное моделирование, а затем – натурный эксперимент. Включите компьютер, загрузите программу EWB, откройте файл «генератор прямоугольных импульсов.ewb».

Путь к файлу диск С: \ Program Files \ Ewb512 \ Circuits \ схемы

\ генератор прямоугольных импульсов.ewb. Запустить процесс симуляции щелчком левой кнопки мышки по выключателю, расположенному в верхнем правом углу экрана. Активируйте осциллограф, щелкнув левой кнопкой мышки по его значку в схеме и выбрав в появившемся меню пункт «Open» (открыть). У осциллографа настройте вертикальное отклонение луча, скорость развёртки, смещения по осям Х и Y так, чтобы удобно было наблюдать сигнал на выходе схемы.

Развернув осциллограмму в полный экран, по клеткам сетки посчитайте скважность импульсов Q=T/τ и коэффициент заполнения K3=1/Q=τ/T, где Т – период повторения импульсов,

τ - длительность импульса.

Исследуйте процесс установления колебательного режима в генераторе прямоугольных импульсов в окне анализа переходных процессов «Transient» из меню «Analysis», предварительно выбрав временной интервал анализа 0,005 секунды в строке «End time» и 3-ю точку схемы генератора в строке «Nodes for analysis» (узлы для анализа) на панели настройки параметров анализа.

5

6

Исследуйте гармонический спектр прямоугольного импульса в окне гармонического анализа из меню «Analysis» → «Fourier»,подключив анализатор спектра к 3-му узлу схемы.

7

Далее переходим к натурному эксперименту. Надо подключить макет генератора гармонических колебаний к

8

блоку питания. К выходу генератора гармонических колебаний одновременно подключить через тройник осциллограф и электронносчётный частотомер. У осциллографа настройте вертикальное отклонение луча, скорость развёртки, смещения по осям Х и Y так, чтобы удобно было наблюдать сигнал, а частотомер настройте сначала на измерение частоты. Определите частоту следования импульсов. Затем переключите частотомер в режим измерения временных интервалов. Высчитайте скважность импульсов и коэффициент заполнения по клеткам на экране осциллографа и на основе измерений временных интервалов частотомером. Сравните эти результаты между собой и с результатами компьютерного моделирования.

Контрольные вопросы:

1.Что представляют собой релаксационные колебания?

Ккакому типу относится наш генератор прямоугольных импульсов?

2.Какое название имеют импульсы со скважностью, равной 0,5 ?

3.Что представляет собой гармонический спектр прямоугольного импульса?

4.Какие составляющие образуют передний фронт и срез импульсов и как они влияют на их крутизну?

5.Какая составляющая образует плоскую вершину импульса?

Литература:

1.Достал Иржи. Операционные усилители: пер. с

англ. – М.: Мир, 1982. – 512 с., ил.

9

2. Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры: Пер. с англ. – 2-е изд. стереотип, -

М.: Мир, 1986. – 387 с., ил.

Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 260 с., ил.

3.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM РС. Программа Electronics Workbench и ее применение. –

М.:Солон – Р, 2001 – 726 с., ил.

4.Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов/Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина.

–М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 768 с., ил.

5.Примерная программа дисциплины «Основы схемотехники».

6.Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учеб. пособие для вузов по спец. электрон. техники Г.И. Изъюрова, Г.В. Королев, В.А. Терехов и др. – М.: Высшая школа, 1987. – 335 с., ил.