Методические указания к практическим работам по дисциплине «Узлы и элементы медицинской техники»

Практическая работа №1

Линейные преобразователи сигналов

1.1. Краткие теоретические сведения

В работе исследуются основные характеристики масштабирующих усилителей с инвертирующим и неинвертирующим включением. Схема инвертирующего усилителя представлена на рис.1.1а, неинвертирующего рис.1.1б.

а) б)

Рис.1.1

Коэффициент передачи K= U_вых / Е_с для обеих схем описывается при K соответственно уравнениями:

(1.1)

(1.2)

При входном сигнале постоянного тока определенную долю в выходной сигнал вносят как напряжение смещения нуля U_см, так и падение напряжения от входного тока усилителя I_вх. Влияние последней составляющей при заданном типе ОУ можно уменьшить путем подключения к неинвертирующему входу резистора, сопротивление которого . В этом случае только разность входных токов I_вх будет оказывать влияние на выходное напряжение, да и то только при достаточно больших сопротивлениях R₁ и R₂ ( несколько мегом)4.

Для инвертирующей схемы входное сопротивление определяется соотношением:

(1.3)

r_вх – сопротивление ОУ(входное).

Для неинвертирующего усилителя входное сопротивление определяется по формуле

(1.4)

где r_сф– входное сопротивление ОУ для синфазного сигнала ,

- коэффициент обратной связи,

М_сф – коэффициент ослабления синфазного сигнала.

Выходное сопротивление для обеих схем определяется выражением:

(1.5)

r_вых – выходное сопротивление ОУ 7.

Динамические характеристики ОУ определяются передаточной функцией 2:

(1.6)

К₀ -коэффициент усиления на низких частота (единицы герц), р – оператор Лапласса,  - постоянная времени ОУ, которая на участке спада в 20дБ/дек, может быть приблизительно определена по формуле

где f₁ – частота единичного усиления.

Амплитудная частотная (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики могут быть определены при переходе от выражения (1.6) к выражению

(1.7)

(1.8)

логарифмическая АЧХ определяется выражением

(1.9)

Если необходимо усилить только переменную составляющую входного сигнала, во входной цепи включают конденсатор, С_р разделяющий пути протекания постоянного и переменного тока (рис1.2)

Рис.1.2 Рис.1.3

На низких частотах этот конденсатор начинает оказывать существенное влияние на коэффициент передачи масштабирующего усилителя, так как

(1.10)

где b₁ = a₁=C_pR₄; a₀=R₄/(R₃ + R₄), а К₀ описывается выражением (1.2).

Частота, на которой К уменьшается по сравнению с К₀ на 3 дБ, равна

(1.11)

В работе эта частота рассчитывается и определяется экспериментально. В электронно-медицинской аппаратуре используются источники тока, управляемые напряжением и обеспечивающие через переменную нагрузку ток, не зависящий от сопротивления нагрузки и регулируемый только напряжением Е_вх. На рис.1.3 приведена схема такого источника (генератора)тока. Здесь при Ku  ток через сопротивление нагрузки

который при R₄R₂/ R₃R₆=1+ R₅/ R₆ не зависит от R_н,

(1.12)

Алгебраическое суммирование сигналов в работе исследуется на примере схемы (рис.1.4). Здесь на инвертирующий вход подаётся постоянное напряжение, а на неинвертирующий – синусоидальный сигнал.

Рис1.4.

а) б)

Рис.1.5.

В этом случае

(1.13)

как и выше, уравнение (1.13) получено при условии, что коэффициент усиления ОУ стремится к бесконечности.

Стандартное включение ОУ предполагает питание его от двух источников. Однако там, где число источников ограничено, например, в бортовом или портативном оборудовании и в стабилизаторах напряжения, для питания ОУ используют источник только одной полярности, обычно положительной относительно земли. На рис 1.5,ф показано что в инвертирующем масштабном усилителе, питающемся от одного источника, неинвертирующий вход должен быть смещен до некоторого положительного уровня. Тем самым до такой же величины повышается выходное напряжение покоя (т.е. при Е_с=0), и теперь выходной сигнал будет изменяться (при подаче входного сигнала) не относительно нуля, а относительно этого положительного уровня напряжения. Если необходимо усилить только переменную составляющую входного сигнала ,то, используя разделительные конденсаторы (рис.1.5,б), получают знакопеременный выходной сигнал, не зависящий от способа питания ОУ.

1.2 Цель работы

Целью работы является приобретение навыков в настройке и расчете масштабирующих устройств, постоянного и переменного токов с двумя и одним источником питания, источника тока, управляемого напряжением, алгебраического сумматора.

1.3 Содержание работы и порядок её выполнения

1.3.1 Произведите расчет параметров для элементов схем, приведенных на рис.1.1 .. 1.5 в соответствии со следующими рекомендациями.

Исходными данными для расчета являются: тип ОУ и напряжения его питания Е₀₁,Е₀₂, заданный коэффициент усиления. Для схемы , изображенной на рис. 1.3, задаются Е_с, i_н. Для схемы с однополярным питанием задаётся тип стабилитрона.

При расчете элементов надо учитывать, что применение резисторов, имеющих сопротивление менее 1…2 кОм, не рекомендуется техническими условиями применения ОУ, кроме того такие резисторы могут чрезмерно нагрузить источник входного сигнала (если его выходное сопротивление достаточно велико – сотни Ом и более). Слишком большие сопротивления (1Мом и выше) также не рекомендуется применять.

1.При расчете элементов всех схем задаемся R₁=10…20 кОм.

2.Для схемы, приведенной на рис.1.1,а, исходя из заданного К, рассчитываем сопротивление R₂=KR₁.

3.Для схемы по рис. 1.1,б принимаем R ₃ = R₁; тогда, если R₂ взять равным соответствующему сопротивлению из схемы по рис.1.1,а, то из формулы (1.2) получим, что R₄ = R₂. Для схем рис. 1.1,а, 1.1,б рассчитайте величины входных и выходных сопротивлений.

4.В схеме, приведенной на рис.1.2, резисторы берем такими же, как и в схеме рис.1.1,б. Емкость разделительного конденсатора С_р находим по формуле (1.11), исходя из заданной частоты среза.

5.В схеме управляемого источника тока берем резисторы R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = R. Если выполняется условие R = R₅ + R₆ , то формула (1.12) после упрощения примет вид . Для того чтобы избежать насыщения ОУ, необходимо помнить, что напряжение на выходе ОУ не может быть больше U_выхmax. Величина этого напряжения зависит от типа и экземпляра ОУ (при Е₀₁ = Е₀₂ =  15В, U_выхmax = (12…14) В).

Если R/R₆ =n, то максимальное сопротивление нагрузки будет При заданном токе нагрузки это выражение имеет вид

Для расчета принимаем R = 20 кОм. В таблице заданий находим величину тока нагрузки i _н. Приняв n = 2, находим из формулы (1.14) величину R_н. Если выражение в скобках оказывается меньше нуля или равно нулю, то увеличиваем n, пока не получим R_н 0. Максимальная величина n не должна превышать 5.

6.Элементы схемы алгебраического суммирования (см. рис. 1.4) имеют те же параметры, что и в схеме масштабирующего усилителя (см. рис.1.2).

7. В схеме с питанием от одного источника используются те же элементы, что и в схеме, приведенной на рис. 1.1. Емкости C₁ = 5 нФ, С₂= 0,5 мкФ, сопротивление R_бал = 2 кОм.

Справочные данные по ОУ приведены в приложении 1.

2. Порядок выполнения работы

1.По полученным, исходным данным во внеаудиторное время рассчитыва­ются элементы исследуемых схем. Подготавливается бланк отчета, в котором приводятся все схемы с указанными номиналами элементов, а также расчеты параметров элементов.

2.Соберите схему масштабного усилителя по рис. 1.1. При сборке предусмотрите гнёзда для подключения измерительных приборов. Сборку всех схем производите при отключенном питании.

3.Подключите источник питания, предварительно установив Е₀₁ и Е₀₂, соответствующие заданному типу ОУ.

4.Снимите характеристики U_вых=f(E_c) на постоянном и переменном токах.

5.Исследуйте зависимость К от величин R₁ и R₂ при постоянном их отношении. Измерения производите на переменном токе. Частота вход­ного сигнала f = 1 кГц, напряжение Е_с<Е_сmax,т. е. ОУ должен работать в линейной области. Сохраняя отношение R₂ / R₁ неизменным, изменяйте номиналы R₁ и R₂ от минимально до максимально возможных. Используя имеющиеся на макете резисторы, можно составить различные варианты этих соотношении с коэффициентом больше и меньше 1.

6.Установив расчетное значение R₁ , изменяйте R₂ от 0 до максима­льно возможного значения. Получив характеристику K=f(R₂ ,R₁), сопоставьте ее с теоретической.

7.Снимите АЧХ и ФЧХ ОУ в заданном преподавателем диапазоне частот. Метод измерения частотных характеристик определяется преподавателем. Порядок измерения АЧХ прибором X1-41 приведен в приложении 2. Порядок, измерения АЧХ и ФЧХ с помощью осциллографа с двумя входами приведен в приложении 3.

8.При отключенном питании соберите схему усилителя по рис. 1.1,6.

9.Снимите характеристику U_вых=f(E_c) аналогично п.5, АЧХ и ФЧХ аналоги­чно п.7.

10.Соберите схему усилителя переменного тока.

11.Снимите характеристики U_вых=f(E_c) и . Изменение частоты входного сигнала производите через октаву.

12.Соберите схему управляемого источника тока. Для проверки работо­способности схемы подайте входной сигнал переменного тока Е_с = 0,5 В и измените сопротивление нагрузки.

При R_н=, т.е. при обрыве, получим выходной сигнал со' значительными нелинейными искажениями. При подключении R_н =1…5 кОм выходной сигнал резко уменьшается.

Для управляемого источника тока снимаются характеристики i_н = f(R_н) и i_н =f(Е_с). Поскольку по расчету получено R_н = R_max, характеристика i_н = f(R_н) снимается в основном в сторону уменьшения R_н, т.е. придерживаясь примерно такой последовательности: 2R_н; 1,5R_н; R_н; 0,5R_н; 0,25R_н; 0,1R_н; 0,05R_н.

Характеристика i_н =f(Е_с) снимается в пределах (0,1...1,5) Е_сmax - всего 5...7 точек.

13.Соберите схему устройства алгебраического суммирования. На инвертирующий вход подайте сигнал постоянного тока. При этом контролируйте U_вых, следя за тем, чтобы ОУ не оказался в состоянии насыщения и переменная составляющая усиливалась без искажений.

Частота входного сигнала 1 кГц. При исследовании этой схемы характе­ристики не снимаются, а наблюдается и зарисовывается форма выходного сигнала с учетом постоянной составляющей.

14.При отключенном питании соберите и исследуйте масштабный усилитель с питанием от одного источника (рис. 1.5,а). Снимите характеристику U_вых=f(E_c) на постоянном токе при положительных и отри­цательных полярностях входного сигнала,

15.Соберите схему усилителя по рис. 1.5,6, Сделайте зарисовку выходного сигнала до и после выходного конденсатора.

В отчете содержатся:

1. Исследуемые схемы.

2. Расчетные соотношения и результаты расчетов.

3. Результаты экспериментальных исследований в виде диаграмм и графиков.

4. Выводы по работе исследуемых схем и их характеристикам.

1.4 Контрольные вопросы

1.Вывод основного уравнения ОУ.

2.Расчет основных составляющих погрешностей одновходового ОУ, инвертирующего и не инвертирующего ОУ.

3.Определение динамических характеристик ОУ.

4.Особенности построения дифференциальных ОУ и их характе­ристики.

5.Как влияет нестабильность параметров на точность работы рассмотренных схем на ОУ?

6.При решении каких задач требуется производить расчеты входных и выходных сопротивлений схем на ОУ?

7.Для чего и как осуществляется частотная коррекция ОУ?

8.Какими схемотехническими решениями обеспечивается компенсация постоянных составляющих напряжений помех?

9.Что такое температурный коэффициент напряжения смещения, и как обеспечивается уменьшение температурных погрешностей?

10.В каких практических приложениях полезно использование повторителей напряжения, какими свойствами они облада­ют?

11.Определите погрешность многовходового суммирующего усилителя.

12.Как строится схема ОУ при его питании от одного источ­ника?

13.Как определить переходную характеристику ОУ?

14.Как выбрать схему источника тока при заданном токе нагрузки?

Практическая работа № 2

Нелинейные преобразователи сигналов

2.1. Краткие теоретические сведения

С помощью ОУ можно осуществить многие нелинейные преобразования сигналов с погрешностью, определяемой, как правило, погрешностью отношения двух резисторов. Очень важно, что их передаточные характе­ристики могут быть рассчитаны с такой же погрешностью благодаря при­менению кусочно-линейной аппроксимации.

2.1.1 Выпрямители и ограничители на основе ОУ. Однополупериодный выпрямитель (рис. 2.1,а) на диоде обладает тем недостатком, что из-за наличия начального участка у диода с весьма малым током (рис. 2.1,б) выходное напряжение на нагрузке появится только при E_сm >U_отп, где E_сm- амплитуда входного синусоидального напряжения; U_отп - напряжение отпи­рания диода. Поэтому, когда возникает необходимость, переменный вход­ной сигнал с малой амплитудой преобразовать и усилить в сигнал посто­янного тока, часто применяют выпрямитель, построенный на 0У (рис.2.1,в) и имеющий характеристику, показанную на рис. 2.1,г. При положительном напряжении сигнала Е_с открыт диод Д1 и, пока ОУ работает в линейном режиме, его выходное напряжение U₁ равно падению напряжения на диоде. Следовательно, на инвертирующем входе ОУ напряжение будет U_n=U₁/Кu= U*/Ku U_отл/Ku .Это напряжение передается на выход выпрямителя через резистивный делитель R₂, R_н 4:

При отрицательном напряжении сигнала открыт диод Д2 и напряжение

на выходе выпрямителя станет

(2.1)

где - соответственно динамическое и дифференциальное сопротивления диода; _т - температурный потенциал.

а) б)

в) г)

Рис. 2.1

Элементы рассмотренного выпрямителя используются в двустороннем ограничителе-усилителе (рис. 2.2,а), применяемом в генераторах синусоидальных колебаний и в блоках нелинейностей аналоговых вычис­лительных машин. Пока уровень выходного напряжения меньше

(рис. 2.2,6), диоды Д1 и Д2 с помощью источников Е₀₁ и Е₀₂ заперты, а выходное напряжение U_вых=(-R₂/R₁)E_c.=-K₁E_c. При выходном напря­жения, достигающем порога срабатывания ограничителя, параллельно R₂ включаются R₃ или R₄ и при этом выходное напряжение будет соответственно 4]:

(2.2)

(2.3)

В работе исследуется по экспериментальной передаточной характе­ристике погрешность допущений, принятых при выводе уравнений (2.2) и (2.3).

а) б)

Рис.2.1

2.1.2. Сравнивающие устройства

Большой коэффициент усиления ОУ в линейном режиме обеспечивает весьма малую (порядка долей милливольт) разность напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами. На этом свойстве собствен­но и построено суммирующее устройство сравнения (рис. 2.3,а), в котором стабилитрон включен для ограничения выходного напряжения уровнями напряжения стабилизации U_вых = U_cт (рис. 2.3,б) и прямого падения напряжения на диоде U^*(см.рис.2.1,б). Изменение полярности напряжения U_вых происходит при переходе U_и через нуль, т.е. при Сравнивающие устройства на ОУ достаточно точны, но имеют невысокое быстродействие, к тому же ухудшающееся инерционностью стабилитрона. Менее точное сравнение осуществляют с помощью интегральных компараторов (рис.2.3,в), обладающих зато большим быстродействием и согласованием выходных уровней напряжения с уровнями напряжений транзисторно-транзисторной логики, а у некоторых типов - и с КМОП элементами.

В этой схеме напряжение переключения Е_ст = U_оп, а сопротивления R₁, R₂ и диоды служат для ограничения входного тока и напряжения, прикладываемого к входам компаратора.

Чтобы повысить помехозащищенность устройства сравнения или об­разовать два порога переключения, вводят цепь положительной обрат­ной связи (рис. 2.4,а - диод в цепь не включен), которая образует в его передаточной характеристике гистерезис шириной .

а) б) в)

Рис.2.3

Наличие указанной связи позволяет устройству сохранять одно из двух устойчивых состояний с напряжением или на выходе даже при е_с=0. Поэтому суммирующее устройство сравнения с гистерезисом еще называют суммирующим триггером. Его пороги переключения Е_с1 и Е_с2 несложно найти из условия равенства напряжений U_и и U_н и пренебрегая влиянием входных токов ОУ:

(2.4)

(2.5)

(2.6)

Если включить в цепь отрицательной обратной связи диод (штриховая линия на рис. 2.4,а), то отрицательное выходное напряжение будет ограничено напряжением U*, а напряжение Е_с1 станет

(2.7)

а) б)

в) г)

Рис 2.4

Триггер, построенный на компараторе (рис.2.4,в), также имеет гистерезис и следующие пороги срабатывания:

(2.8)

(2.9)

и ширину гистерезиса

(2.10)

В некоторых системах обработки сигналов требуется не только сравнить два сигнала, но и передать на выход без изменения больший из них. Такую задачу выполняет устройство (рис.2.5). На ОУ1 построен повторитель напряжения с большим входным сопротивлением, а на ОУ2 – источник тока I_вых, управляемый напряжением E_c1 и E_c2 .

Несложно показать, что при соотношении между параметрам элементов, указанных на рисунке, и , так как когда E_c1E_c2, ток I_вых=I ^–_вых , диод Д1 заперт и Е_с1 поступает на вход ОУ1. Когда же Е_с2 Е_с1,то заперт диод Д2, а ток создает на сопротивлении R₁ падение напряжения, равное Е_с2 -Е_с1.

Рис.2.5

2.1.3 Генераторы прямоугольных импульсов.

Автоколебательные генераторы

Генераторы прямоугольных импульсов бывают автоколебательными (их еще называют мультивибраторами). В работе исследуются генераторы, построенные на операционных усилителях (ОУ) и таймере.

В настоящее время в интегральной схемотехнике стремятся свести к минимуму число навесных элементов и поэтому применяют схемы, изображенные на рис. 2,6…2,8. Именно эти генераторы исследуются в данной работе.

а) б)

Рис.2.6

Принцип работы генераторов таков: конденсатор С заряжается от источника напряжения через резистор R₃ до некоторого порогового напряжения, после чего осуществляется его разряд через R₃(R₄) или через R_t в зависимости от схемы мультивибратора. Во всех случаях микросхемы выполняют несколько функций: а) сравнения, б) триггера с гистерезисом, в) источника двуполярного напряжения в схеме рис.2.6,а и однополярного напряжения – в схеме по рис.2.8.

Длительность импульсов t_и1, t_и2 (см.рис.2.6,а) можно найти из формул 4: (2.11)

. (2.12)

У большинства ОУ , и оба они зависят от напряжений питания микросхемы +Е₀₁ и –Е₀₂. При одинаковых вариациях Е₀₁ и Е₀₂ отношение остается постоянным, и благодаря этому длительности импульсов, как следует из уравнений (2.11) и (2.12), не меняются.

Нестабильность длительности генерируемых колебаний возникает при неодинаковом изменении Е₀₁ и Е₀₂ . В лаборатории исследуется эта зависимость.

Далеко не всегда требуется иметь одинаковыми длительности импульсов t_и1 и t_и2. В работе исследуется мультивибратор по схеме, изображенной на рис.2.7. Здесь для тока заряда и разряда образованы разные пути с помощью диодов Д1 и Д2. Они отключают соответственно резистор R₃ или R₄ от источника U_вых при и . При имеем

(2.13)

(2.14)

а) б)

Рис.2.7 Рис.2.8

Изменяя R₄, можно уменьшить t_и2 значительно. Его минимальное значение ограничено конечной скоростью нарастания выходного сигнала ОУ U _вых ^max.

Максимально достижимая длительность периода T= t_и1 + t_и2 мультивибратора ограничивается входными токами ОУ и токами утечек конденсатора. У керамических конденсаторов утечки значительно меньше, чем входные токи ОУ, но могут быть одного порядка у других типов конденсаторов. Наличие указанных токов приводит к тому, что длительности импульсов t_и1 и t_и2 будут уже зависеть не прямо пропорционально от R₃(R₄) и С, кроме того возрастает их температурная зависимость.

Мультивибраторы на таймерах (рис.2.8,а) имеют меньшую зависимость длительности импульсов от напряжения питания Е₀ (оно одноплярно, положительно и в работе совпадает с Е₀₁) благодаря тому, что напряжение на конденсаторе сравнивается первым и вторым устройствами сравнения с напряжениями Е₀₁/3 и 2Е₀₁ /3 соответственно (рис.2.8,б). После достижения U_c значения 2Е₀₁ /3 транзисторный ключ под действием второго компаратора и триггера замыкается, и узел 7 соединяется с землей. Начинается разряд конденсатора до U_c =Е₀₁ /3 . Время разряда с учетом U_c (0)= 2Е₀₁ /3 будет

(2.15)

а время заряда

(2.16)

Частота генерируемых колебаний равна

(2.17)

2.1.4 Ждущие генераторы. Такие генераторы несложно получить из автоколебательных, если последние затормозить и образовать цепь запуска. Для выполнения первой задачи в схему мультивибратора, изображенного на рис 2.6,а, введен диод Д1, а во второй – добавлена дифференцирующая цепь с диодом Д2 (на рис.2.9,а, это цепь из С_д, R_p).

а) б)

Рис.2.9

Положительное напряжение на конденсаторе С, равное U_а1 = U_и не достигает положительного напряжения на неинвертирующем входе ОУ U_н при U₃ = 0. Поэтому компаратор не переключается и сохраняет до прихода запускающего импульса. Его амплитуда должна быть такой, чтобы U_н на время переключения триггера стало меньше, чем U_и. В результате переключения компаратора станет: , диод Д1 закроется и начинается увеличение U_с до U_и=U_н= , где =R₁/(R₁+R₂) (рис.2.9,б). Когда U_и достигнет U_н= ,, компаратор снова переключится и начнется стадия восстановления исходного состояния. Длительность импульса будет

(2.18)

Вывод уравнения (2.18) осуществлен при условиях:Uc(0)=Uд1, входные токи усилителя равны нулю, ; Uд1=(0,1…0,6)В

а) б)

Рис.2.10

Время восстановления исходного состояния при аналогичных допущениях получим из формулы

(2.19)

Ясно, что максимальная частота следования запускающих импульсов

Мультивибратор на таймере преобразуется в одновибратор путем отсоединения входа первого компаратора (узел 2) от RC- цепи и подачи на него запускающих импульсов (рис.2.10). В исходном состоянии U_с = 0,1В, так как транзисторный ключ замыкает узел 7 на землю, а U₂=U₃₁Е₀₁/3 (обычно ). Подав запускающий импульс амплитудой (обычно ), транзисторный ключ закрывается, и начинается заряд емкости. Он длится в течение времени

(2.20)

где U_кэ - падение напряжения на насыщенном транзисторе (по паспорту микросхемы равно 0,1В).

Если необходимо управлять запуском одновибратора импульсом с длительностью большей, чем t_n, то следует запускающий импульс продифференцировать (рис. 2.11).

2.2 Цель работы

Цель работы приобретение навыков расчета, настройки и исследования нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителях (ОУ) и компараторах.

2.3 Содержание работы и порядок ее выполнения

2.3.1. Произведите расчет параметров для элементов схем заданных преподавателем в соответствии со следующими рекомендациями.

2.3.1.1. Для параметров элементов и характеристик устройств сравнения.

В соответствии с заданием исходными данными для расчета являются типы микросхем; коэффициенты наклона передаточных характеристик К₁, К₂, К₃; напряжения , , , E_c1, E_c2.

Расчет осуществляется в такой последовательности, считая R_н = 10кОм

1. Приняв R₁ =20 кОм, находят из выражения (2.1) для схемы рис.2.1,в R₂ = К₁R₁. Эти значения сопротивлений используют и во всех последующих схемах.

2. Для схемы изображенной на рис.2.2,а, значения сопротивления R₃ и R₄ рассчитывают, исходя из необходимости обеспечить коэффициенты К₂ и К₃: R₃=К₂ R₂(К₁ – К₃), R₄=К₃ R₂(К₁ – К₃).

3. Чтобы обеспечить заданные , , находят сопротивления R₅ и R₆ из уравнений (2.2) и (2.3), учитывая, что U_отп=0,5В; R₅=R₄(E₀₂+U_отп)/( -U_отп ); R₆=R₃(U_отп – E₀₁)/( -U_отп ).

4. В схеме рис.2.3,а используют ранее найденные сопротивления, поэтому определяют напряжение (рис.2.3,б) E_c1 = U_оп К₁, а напряжение U*=0,65В.

5. Отношение сопротивлений R₃ и R₄ суммирующего триггера (см. рис.2.4,а) рассчитывают, исходя из уравнений (2.4)…(2.6):

R₄/ R₃=2 (1+К₁)/ Е_с-1=

6. Приняв R₃= 20 кОм, находят R₄=К₃. Эти же сопротивления используют в схеме триггера (см. рис. 2.4,в).

7. Определяют порог срабатывания E_c1 триггера после подключения диода в цепь обратной связи.

8. Согласно уравнениям (2.8)…(2.10) рассчитывают пороги срабатывания и гистерезис триггера (см. рис.2.4,г).

9. Сопротивления R₁…R₄ устанавливаются согласно указанным на схеме соотношениям, причем R₄ = R₂ предыдущей схемы.

2.1.1.2 Для параметров элементов и характеристик генераторов

прямоугольных импульсов.

Исходными данными для расчета являются типы микросхем, параметры генераторов t_и, t_и1, t_и2 и параметры элементов К_д= R₁ /R₂, С .Расчет целесообразно вести в следующем порядке.

Расчет мультивибраторов. (рис.2.6, 2.7)

1. Рассчитывают R₂, задавшись сопротивлением R₁, исходя из сопротивлений (для R₁ и R₂), имеющихся на макете, а также учитывая нагрузочную способность ОУ (R₂+R₁ R_{нмин 1}): R₂ = R₁ /К_д . Следует принять во внимание, что заданное К_д обеспечивает безопасный режим работы ОУ по входу (превышение дифференциального входного напряжения, равного в данной схеме U_н+U_и, может привести к пробою p-n переходов входных транзисторов ОУ).

2. Используя соотношение (2.13), рассчитывают R₃= t_и1/Сln(1+2R₁/R₂) Для симметричного мультивибратора (см. рис. 2.6,а) расчет окончен, а для несимметричного мультивибратор (см. рис. 2.7,а) рассчитывают также R₄=t_и2/Сln(1+2R₁/R₂) .

3. В мультивибраторе, построенном на таймере, используют уже рассчитанное R₃ и заданное С. Поэтому из уравнения (2.15) находим R_t=1,443t_и1/С. Найденное R_t необходимо округлить до ближайшего номинала резистора, имеющегося на макете, и по уравнению (2.15) надо уточнить новое значение t_и1.

4. Подставляют параметры элементов в уравнение (2.16) и находят t_п2.

5. Вычисляют из уравнения (2.17) частоту генерации f_г.

6. Из уравнений (2.11) и (2.12) вычисляют t_и1 и t_и2 при E₀₁=0,7E₀₁ и E₀₂, равном номинальному значению.