Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Ноября 2013 в 19:09, курсовая работа
Задание:
Разработать ждущий мультивибратор (одновибратор) прямоугольного импульса на базе «идеального» ОУ и транзисторного каскада.
Структурная схем:
Разработаем электрическую структурную схему исходя из условий задачи.
1. Введение 3
2. Задание 4
3. Структурная схема 4
4. Схема электрическая функциональная 5
5. Схема электрическая принципиальная 6
6. Определение типа транзистора для усилительного каскада 7
7. Операционный усилитель 7
8. Параметры операционного усилителя 8
9. Погрешность выходного импульса 9
10. Список литературы 10
Содержание
1. Введение 3
2. Задание 4
3. Структурная схема 4
4. Схема электрическая функциональная 5
5. Схема электрическая принципиальная 6
6. Определение типа транзистора для усилительного каскада 7
7. Операционный усилитель 7
8. Параметры операционного усилителя 8
9. Погрешность выходного импульса
10. Список литературы
Мультивибраторами называют электронные устройства, генерирующие электрические колебания, близкие по форме к прямоугольной. Спектр колебаний, генерируемых мультивибратором, содержит множество гармоник - тоже электрических колебаний, но кратных колебаниям основной частоты, что и отражено в его названии: "мульти - много", "вибро - колеблю". Обычное назначение ждущего мультивибратора – получение одиночного импульса заданной длительности. Отсчет длительности импульса начинается от фронта (или уровня) специального запускающего импульса. Для того, чтобы перейти от схемы автоколебательного к схеме ждущего мультивибратора, необходимо ввести дополнительно цепь запуска и цепь “торможения”.
Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы и представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. В электронной технике используются самые различные варианты схем мультивибраторов, которые различаются между собой по типу используемых элементов (ламповые, транзисторные, тиристорные, микроэлектронные и так далее), режиму работы (автоколебательный, ждущие синхронизации), видам связи между усилительными элементами, способам регулировки длительности и частоты генерируемых импульсов и так далее.
Отнесение мультивибратора к классу автогенераторов оправдано лишь при автоколебательном режиме его работы. В ждущем режиме мультивибратор вырабатывает импульсы только тогда, когда на его вход поступают синхронизирующие сигналы. Режим синхронизации отличается от автоколебательного тем, что в этом режиме с помощью внешнего управляющего (синхронизирующего) колебания удаётся подстроить частоту колебаний мультивибратора под частоту синхронизирующего напряжения или сделать кратной ей (захват частоты) для автоколебательных мультивибраторов.
Мультивибраторы выпускают в виде монолитных интегральных микросхем, выполняют на операционных усилителях, цифровых интегральных схемах, а также на дискретных компонентах; в последнем случае их активными элементами обычно являются транзисторы.
Задание
Разработать ждущий мультивибратор (одновибратор) прямоугольного импульса на базе «идеального» ОУ и транзисторного каскада.
Структурная схема
Разработаем электрическую структурную схему исходя из условий задачи.
Uвых - выходной импульс
Uзап - запускающий импульс
Рис.1 Схема электрическая структурная.
Структурная схема определяет основные крупные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Структурная схема служит основанием для разработки других - в первую очередь функциональных схем. Её так же 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.
Цепь обратной связи влияет на параметры усилителя, в первую очередь, на коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления усилителя.
Усилительный каскад усиливает по току импульс сгенерированный операционным усилителем.
Схема электрическая функциональная
На основе структурной схемы строится функциональная схема, где схема разделена на функциональные блоки.
Rн
Рис.2 Схема электрическая функциональная
Функциональная схема разъясняет физические процессы, протекающие в отдельных функциональных частях изделия или в изделии в целом. Функциональную схему выполняют до разработки принципиальной схемы и она служат основанием для её разработки. Функциональную схему также используют для изучения принципа действия изделия, а также при наладке, регулировке, контроле и ремонте изделия.
Цепь положительной обратной связи (ПОС) формирует напряжение положительной обратной связи. Соберём её на активном сопротивлении.
Усилитель соберём на полевом транзисторе с p-n-р 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.
При отсутствии запускающего
импульса схема находится в
устойчивом состоянии. При
Схема электрическая принципиальная
Принципиальная схема
определяет полный состав электрических
элементов изделия и связей между
ними и, как правило, дает детальное
представление о принципах
Одновибратором называется генератор импульсов прямоугольной формы с двумя состояниями, одно из которых неустойчивое, а другое – устойчивое. Исходное состояние – устойчивое, в нем одновибратор может находиться сколь угодно долго, поэтому его называют режимом ожидания, а еще одновибратор называют и ждущим МВ (мультивибратором).
В неустойчивом состояние одновибратор переходит при воздействии внешнего короткого запускающего импульса и находится в этом состоянии в течение длительности импульса tИ, определяющегося параметрами внешних навесных элементов (резисторов и конденсаторов), затем одновибратор вновь переходит в устойчивое состояние.
Основой принципиальной схемы служит конденсатор С, который параллельно подключен к диоду VD1, за счет чего и создается ждущий режим работы.
В исходном состоянии напряжение на выходе ОУ равно – Uвых, поэтому:
вых ; где
а напряжение UС равно падению напряжения на открытом диоде, т.е. UС приблизительно равно 0.
При подаче в момент времени t1 запускающего импульса «+» полярности, ОУ переводится в состояние с UВЫХ = UВЫХ+, в этом случае , а конденсатор С начинает заряжаться через резистор R1.
Напряжение UС асимптотически стремится к величине UВЫХ+, но при малейшем повышении им напряжения UR1 схема переходит в устойчивое состояние с напряжением на выходе ОУ UВЫХ = - UВЫХ-. Под воздействием этого напряжения конденсатор С разряжается до нуля в интервале времени [t2 , t3 ], называемым временем восстановления tВ в исходное состояние.
Определение типа транзистора для усилительного каскада
- Расчет тока протекающего через эмиттер
- Расчет напряжения подаваемого на коллектор
- Расчет мощности рассеиваемой на коллекторе
Операционный усилитель
Свое название
операционный усилитель (ОУ) получил
вследствие того, что он может
использоваться для выполнения
различных математических
Условное обозначение ИМС ОУ приведено на рис.3.
Рис.3 УГО ИМС ОУ
ИМС ОУ имеет два входных вывода: инвертирующий, обозначенный на рисунке кружком, и неинвертирующий. Сигнал на выходе ОУ инвертирован по отношению к сигналу, поданному на инвертирующий вход, и не инвертирован по отношению к сигналу, поданному на неинвертирующий вход.
Параметры операционного усилителя.
Выбираем операционный усилитель К544УД2:
Микросхема К544УД2 представляет собой операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и повышенным быстродействием.
Электрическая схема ИС содержит входной дифференциальный каскад на полевых транзисторах с p-n переходом, промежуточный дифференциальный каскад на p-n-p транзисторах, однотактные согласующие повторители и выходной двухтактный повторитель напряжения. Частотная коррекция осуществляется внутренним интегрирующим конденсатором и резистором. Внутренние элементы частотной коррекции обеспечивают стабильность в различных режимах обратной связи, в том числе при полной отрицательной обратной связи в повторителе напряжения.
Диод – это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя внешними выводами, в котором используется то или иное свойство выпрямляющего перехода.
Погрешность выходного импульса
Основная погрешность – это погрешность R и C элементов, находящихся в нормальных условиях эксплуатации. Она возникает из-за не идеальности собственных свойств элементов. Нормальные условия это - условия при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ