В настоящей лабораторной работе исследуется применение интегрального таймера в качестве генератора импульсов, длительность которых зависит от величины входного напряжения. Такой режим работы схемы называется широтно-импульсной модуляцией. Для получения ШИМ необходимо подавать на один вход аналогового компаратора импульсы напряжения, нарастающего по линейному закону, а на другой вход – преобразуемое в ШИМ напряжение. Длительность выходных импульсов компаратора будет тогда зависеть от уровня преобразуемого сигнала (рис. 14.2).
Приведенные на рис. 14.2 сигналы соответствуют подаче Uвх на прямой вход компаратора, а UГЛИН – на инвертирующий. В этом случае длительность импульсов ШИМ пропорциональна уровню входного сигнала. Это свойство находит применение при построении аналого-цифровых преобразователей. Если же подать Uвх на инвертирующий вход, а UГЛИН – на прямой, то выходной сигнал ШИМ превращается в дискретный управляющий сигнал для импульсного регулятора или импульсного стабилизатора.
В схеме ШИМ микросхема таймера NE555 управляет работой ГЛИН (рис. 14.3). Запускающие импульсы отрицательной полярности, определяющие частоту повторения выходных сигналов ГЛИН, подаются на триггерный вход запуска таймера (вывод 2). Если напряжение на входе запуска становится ниже Uп/3, устанавливается внутренний триггер таймера, который снимает напряжение с базы разрядного транзистора VT1 (рис. 14.1) и запирает его. К пороговому входу (вывод 6) подключен конденсатор С1, заряжаемый от источника тока на транзисторе VT. Схема на транзисторе представляет собой источник тока с конденсатором С1 в цепи коллектора. Ток заряда конденсатора в этом случае определяется потенциалом базы транзистора и сопротивлением эмиттерного резистора: Ic = Uэ/Rэ ≈ Uб/Rэ.
С учетом того, что Ic = С dUc/dt, скорость нарастания напряжения на конденсаторе, заряжаемом постоянным током, неизменна и равна dUc/dt = Ic/С. Когда напряжение на конденсаторе достигает 2Uп/З, внутренний триггер таймера переходит в первоначальное состояние, предшествующее подаче запускающего импульса на вывод 2 и вновь включает разрядный транзистор. Поскольку коллектор разрядного транзистора (вывод 7) подключен к конденсатору, то конденсатор быстро разряжается и продолжает оставаться разряженным до прихода нового импульса запуска.
Таким образом на клеммах конденсатора С1 будет периодически генерироваться линейно нарастающее напряжение с частотой импульсов запуска. Длительность стадии нарастания определяется током транзистора VT. На выводе 3 таймера будет генерироваться импульс положительной полярности с длительностью, равной продолжительности ЛИН, т.е. по данному выходу таймер работает как одновибратор.
При подключении компаратора устройство превращается в генератор импульсов с ШИМ. Используемый в лабораторной работе компаратор LM393N требует подключения резистора коллекторной нагрузки. Для этого в схему введен резистор R4 сопротивлением в несколько кОм.
1. По результатам расчетов собрать схему (рис. 14.3) без компаратора. С помощью осциллографа измерить параметры формирователя ЛИН при расчетных значениях сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов. Сравнить полученные результаты с исходными данными.
2. При расчетном значении емкости С1, исследовать зависимость длительности и формы импульсов от сопротивления резистора R3.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.