Генераторы прямоугольных импульсов на интегральных схемах. Приобретение навыков настройки и исследования импульсных генераторов (автоколебательных и ждущих), определение областей применения различных интегральных микросхем в генераторах

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

ОТЧЕТ

о лабораторной работе №8

   «Генераторы прямоугольных импульсов на интегральных схемах» _            

                                                 Электроника__      ____________________  __

                                       Работу выполнил студент    3081/2   

группа           Ф.И.О.

Преподаватель      

подпись           Ф.И.О.

Санкт-Петербург

2006г.

1. Цель работы.

Приобретение навыков настройки и исследования импульсных генераторов (автоколебательных и ждущих), определение областей применения различных интегральных микросхем в генераторах.

2. Чертеж схемы исследуемого устройства ( рис. 2.1 – 2.3 ).

             

Рис. 2.1.1 - 2 Схемы мультивибраторов на ОУ ( автоколебательные генераторы).

Рис. 2.2. Схема ждущего генератора.

3. Исходные данные. ( 5 вариант )

Длительность первого импульса:

Длительность второго импульса:

Отношение сопротивлений:

Емкость конденсатора:

4. Расчет элементов и параметров схемы.

1) Мультивибраторы ( см. рис. 2.1.1-2 ):

R₁=  20 кОм  ;    R₂= R₁/ К_Д  = 5,29 кОм

Зададимся Е₀₁=0,7Е₀₁ и Е₀₂=Е₀₂:

t_и1 = R₃C ln[1+(1-U_вых^-/U_вых⁺) R₁/R₂ ] = 138 мкс

t_и2 = R₃C ln[1+(1-U_вых⁺/U_вых^-)R₁/R₂]  = 119 мкс   

2) Ждущий генератор ( см. рис. 2.2 ):

Время импульса:

Время восстановления:

    

5. Примеры расчетов. Экспериментальные зависимости.

5.1. Исследование схемы симметричного мультивибратора на ОУ ( рис. 2.1.1 ).

Осциллограммы входных импульсов ( неинвертирующий и инвертирующий ) и выходных импульсов  мультивибратора.

После установки Е01 = 0,7Е01: ;

После установки С = Сmax; R = R3max = 1,2 МОм:  ;

5.2. Исследование схемы ассиметричного мультивибратора на ОУ ( рис. 2.1.2 ).

Осциллограммы входных импульсов ( неинвертирующий и инвертирующий ) и выходных импульсов  мультивибратора.

После установки R4 = 2,55 кОм:

После установки R4 = 200 Ом:

5.3. Исследование схемы ждущего генератора на ОУ ( рис. 2.2 ).

Амплитуда и длительность запускающего импульса ( минимальная, обеспечивающая работу ) : U3 = 15 B;

Устанавливаем: U3 = 22,5 В;

Осциллограммы запускающего импульса, входных импульсов ( неинвертирующий и инвертирующий ) и выходных импульсов  мультивибратора.

Зависимость  ( см. табл.5.3., рис. 5.3).

Таблица 5.3

6. Выводы.

6.1. Расчет погрешностей.

6.1.1. Схема симметричного мультивибратора на ОУ:

2,34 % 

После установки Е₀₁=0,7Е₀₁ и Е₀₂=Е₀₂:

1,45 % 

12,6 % 

6.1.2. Схема ассиметричного мультивибратора на ОУ:

9,37 % 

14,6 % 

6.1.3. Схема ждущего генератора на ОУ:

19,5 % 

8,76 % 

6.2. Расчет допустимых погрешностей.

6.2.1. Схема симметричного мультивибратора на ОУ:

;

;

6.2.2. Схема ассиметричного мультивибратора на ОУ:

;

;

6.2.3. Схема ждущего генератора на ОУ:

;

;

6.3. Вывод.

По экспериментально снятым характеристикам схем генераторов прямоугольных импульсов можно сделать следующие выводы:

Схема симметричного мультивибратора:

- были рассмотрены осциллограммы выходного и входных сигналов ОУ; в связи с неидеальностью элементов, составляющих схему, на выходе у мультивибратора tи1 не равно tи2, полученная погрешность измерения длительности импульса входит в область допустимой;

- далее мы установили Е₀₁=0,7Е₀₁ и Е₀₂=Е₀₂ и измерили tи1 и tи2, полученные по этому пункту погрешности также допустимы;

- после установки С = Сmax и R = R3max  проделали тоже самое, получили максимальные длительности импульсов, а следовательно минимальную частоту работы данной схемы, она примерно равна 0,04 Гц.

Схема ассиметричного мультивибратора:

-  также были рассмотрены осциллограммы выходного и входных сигналов ОУ, измерены длительности импульсов, полученные погрешности входят в область допустимой;

- далее установили R4 = 2,55 кОм и измерили tи2, при R4 = 200 Ом получили минимально возможную длительность импульса , можно сделать выводы о максимальной частоте работы данной схемы, она примерно равна 8 кГц.

Схема ждущего генератора:

- после сборки ждущего генераторы, мы нашли оптимальную длительность и амплитуду запускающего импульса, добились оптимальной работы данной схемы, далее мы зарисовали осциллограммы выходного и входных сигналов, измерили длительность импульса выходного сигнала, и время восстановления, погрешности данных измерений входят в область допустимой;

- далее мы сняли зависимость tи = f(С), явно прослеживается линейность данной зависимости, следовательно, варьируя величиной емкости данного конденсатора можно изменять длительность импульса выходного сигнала и добиваться нужного нам значения.