ФЭА / АИТ / ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «УСТРОЙСТВА ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИКИ» НА ТЕМУ: «Исследование мультивибратора на операционном усилителе в ждущем режиме»
(автор - student, добавлено - 29-09-2017, 16:50)
Скачать:
КАФЕДРА АИТ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «Исследование мультивибратора на операционном усилителе в ждущем режиме»
Общие сведения
Мультивибраторы на транзисторах представляют собой двухкаскадные апериодические усилители, выход которых замкнут на вход. В зависимости от типа усилителей различают мультивибраторы внешне симметричные и несимметричные. Мультивибраторы могут работать в одном из трех режимов: 1. Режим автоколебания. Мультивибратор имеет два состояния квазиравновесия, во время которых происходят медленные изменения токов и напряжений. За счет лавинообразного изменения токов и напряжений он скачком переходит из одного состояния в другое, т.е. является автогенератором. 2. Ждущий режим. Используется для формирования импульсов заданной длительности и формы. Мультивибраторы в ждущем режиме имеют и другие названия: одновибратор, однотактный релаксатор, кипп-реле. 3. Режим синхронизации .На мультивибратор подается внешнее синхронизирующее напряжение (синусоидальное или импульсное). В результате этого частота повторения импульсов на входе мультивибратора становится кратной частоте синхронизирующего напряжения. Мультивибратор, работающий в автоколебательном режиме, представляет собой генератор периодической последовательности импульсов формы, близкой к прямоугольной (релаксационный генератор). Периодическая последовательность импульсов характеризуется длительностью импульса tи, периодом повторения T=1/F, где F-частота генерации, и скважностью Q. Скважностью Q называют отношение периода повторения T к длительности импульса tи, т.е.
где tп - длительность паузы между импульсами. В мультивибраторах длительность импульса и паузы имеют одинаковый порядок и скважность импульсов невелика (не более 10). Мультивибраторы выпускают в виде монолитных интегральных микросхем, выполняют на операционных усилителях (ОУ), цифровых интегральных схемах, а также на дискретных компонентах; в последнем случае их активными элементами обычно являются транзисторы. Задание. Исследование мультивибратора на ОУ в ждущем режиме.
Цель работы Изучение принципа работы мультивибратора на ОУ в ждущем режиме; построение временных диаграмм работы импульсных устройств, выбор и расчет элементов схемы.
Краткие сведения из теории
Нарис. 1, а изображена схема ждущего мультивибратора, отличающаяся от автоколебательной схемы наличием диодаVD, а также цепи запуска. За счет него отрицательное напряжение на конденсаторе С(uс) может иметь только небольшое отрицательное значение (напряжение на отпертом диоде uДотп — 0,7 В). Поэтому оно не может стать более отрицательным, чем напряжение γU–нас, которое приложено к входу (+), когда uвых=U–нас. Благодаря этому из состояния uвых=U–нас схема не сможет самостоятельно переключиться к уровню U+нас.
С приходом положительного запускающего импульса с амплитудой Um (рис. 1, б), превышающей абсолютное значение отрицательного напряжения на входе (+) (Um</i>>|γU+нас|), напряжение на выходе начинает возрастать. С выходом транзисторов ИМС из насыщения это нарастание за счет положительной обратной связи протекает лавинообразно, так что спустя небольшое время uвых оказывается равным U+нас. После этого начинается зарядка конденсатораС через резистор R1. Когда напряжение на нем окажется чуть больше u(+)=γU+нас, происходит новое переключение схемы к уровню uвых=U–нас. После этого конденсатор разряжается, но только до значения uДотп — схема возвращается в исходное состояние, в котором пребывает до поступления следующего запускающего импульса. За время tи напряжение на конденсаторе С изменяется от uс≈0 до uс=γU+нас, стремясь к U+нас: uс = U+нас(1-е–t/τ), где τ=СR1 – постоянная времени. К моменту времени t=tи напряжение uс достигает уровня γU+нас, поэтому γU+нас= U+нас(1-е–t/τ), откуда, заменяя натуральный логарифм на десятичный, получаем
За время восстановления tв схемы можно принять интервал, в течение которого напряжение на конденсаторе, стремясь к уровню γU–нас от уровня γU+нас, становится равным нулю (дальнейшая разрядка быстро идет через открывшийся диод VD). Поэтому (γU+нас+U–нас) e–tв/τ – U–нас=0. Отсюда, заменяя натуральный логарифм на десятичный, получаем
где U–с — абсолютное значение напряжения насыщения.
При U+нас=|U–нас| tв= 2,3τ lg (1+γ).
Порядок выполнения задания1. Построили схему одновибратора, изображенную на рис. 1, в Electronics Worbench.
2. Подключили осциллограф к схеме. Построили временные диаграммы работы устройства.
3. Определили длительность импульса, генерируемого ждущим мультивибратором на ИМС ОУ, если С=0,18 мкФ, R1=86 кОм, R2=120 кОм, R3=100 кОм.
γ =R3/(R3+R2) γ =100/(100+120)=0.(45) τ = СR1=0.18*10-6*86*103=15.48*10-3
tв= 2,3τ lg (1+γ)=2.3*15.48*10-3*lg(1+ 0.45)=0.006c Вывод Результаты практической работы и теоретических вычислений немного отличаются, так как формулы показывают значения для идеального случая, которые в реальности достичь очень сложно. Похожие статьи:
|
|
,
.
,
