Генераторы прямоугольных импульсов на интегральных схемах. Чертежи схем исследуемых устройств

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №8

«Генераторы прямоугольных импульсов на интегральных схемах»

Работу выполнил студент     3081/1            

группа                               ФИО

Преподаватель                              

подпись                             ФИО

Санкт-Петербург

2009г.

Цель работы

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

1. Чертежи схем исследуемых устройств

Рис. 1. Схема мультивибратора (а) и временная диаграмма импульсов (б)

Рис. 2. Схема мультивибратора

Рис.  3. Схема ждущего генератора (а) и временная диаграмма импульсов (б)
2. Исходные данные

3. Расчет параметров устройств

3.1. Расчет параметров мультивибраторов

1) R₁=39 кОм

R₂=29,78 кОм ≈30 кОм

2) R₃=9,1 кОм

R₄=18,1 кОм

6)

t_и1=R₃C ln[1+(1-U_вых^-/U_вых⁺) R₁/R₂ ]=39,06 мкс

t_и2=R₃C ln[1+(1-U_вых⁺/U_вых^-)R₁/R₂]=31,98 мкс

3.2. Расчет параметров ждущего генератора

1) C_д=1500пФ

R_д=10кОм

t_и R₃C ln(1+R₁/R₂)=22,9 мкс

t_в=R₃C ln[1+(R₁/R₂ )/(1+R₁/R₂ )]=12,3 мкс

4. Снятие характеристик мультивибратора по схеме рис. 1

C=3,9 нФ

R₃=5,1 кОм

γ=0,57

t_и1=33 мкс

t_и2=33 мкс

Диаграмма входных и выходных импульсов представлена на рис. 4

Е₀₁=0,7Е₀₁=10,5 В

t_и1=37 мкс

t_и2=30 мкс

Е₀₁=15 В

R₃=2,5 МОм

C=1,0 мкФ

t_и1=3,5 с

t_и2=0,5 с

f_{г мин}=1/( t_и1+ t_и2)=0,25 Гц

5. Снятие характеристик мультивибратора по схеме рис. 2

C=3,9 нФ

R₄=10 кОм

R₃=10 кОм

R₂=30 кОм

R₁=39 кОм

t_и1=60 мкс

t_и2=64 мкс

R₄=1,9 кОм

t_и1=14 мкс

t_и2=66 мкс

f=1/( t_и1+ t_и2)=14,29 кГц

6. Снятие характеристик ждущего генератора

f=14 кГц

Uз=3,7 В

Диаграмма импульсов на выходах, выходе генератора и импульсов запуска представлена на рис. 5

t_{з мин}=5 мкс

U_{з мин}=2,9 В

Зависимость длительности импульсов от емкости конденсатора

C, нФ	t1, мкс	t2, мкс	t3, мкс	t4, мкс	t5, мкс	t6, мкс
2	27	41	24,5	33	25	31
3	35	54	32	40	32	39
3,9	43	67	40	48	41	47
5,9	60	92	56	63	56	62
8,2	74	116	70	76	72	77
12,1	106	160	100	106	102	108

График зависимости представлен на рис. 6

C=3,9 нФ

t_В=19 мкс

Выводы

4. Снятие характеристик мультивибратора по схеме рис. 1

,     δ< δ_{допустимое}

,    δ< δ_{допустимое}

Результаты измерений соответствуют теории

Е₀₁=0,7Е₀₁=10,5 В

,     δ< δ_{допустимое}

,    δ< δ_{допустимое}

Результаты измерений соответствуют теории

5. Снятие характеристик мультивибратора по схеме рис. 2

,     δ> δ_{допустимое}

,    δ< δ_{допустимое}

Значение длительности импульса t_и2 укладывается в заданную погрешность, что было достигнуто путем уменьшения R₄.

Значение длительности импульса t_и1 не укладывается в заданную погрешность, его корректировка возможна путем уменьшения R₃.

R₄=1,9 кОм

Значение длительности импульса t_и2 практически не изменилось, что говорит о том, что достигнуто минимальное значение, которое ограничено конечной скоростью нарастания выходного сигнала ОУ.

Если пренебречь t_и1, можно вычислить максимально возможную частоту мультивибратора (взято значение t_и2=65 мкс):

f=15,4 кГц

6. Снятие характеристик ждущего генератора

Полученные экспериментально значения длительности импульса и восстановления существенно отличаются от теоретических. Однако следует принять во внимание, что выражения для теоретических значений были выведены при некоторых допущениях (u_c(0)=U_д1, входные токи усилителя равны нулю, u_c()=U_вых^-, U_д1=(0,1...0,6)В), которые не выполняются на практике.

Из полученных экспериментальных зависимостей длительностей от емкости конденсатора нас больше всего интересует зависимость длительности импульса (t₆) от емкости. Характер зависимости линейный, что соответствует теоретической зависимости.

Графики

Рис. 4. Временная диаграмма входных и выходных импульсов мультивибратора по схеме рис. 1

Рис. 5. Временная диаграмма импульсов на выходах, выходе генератора и импульсов запуска

Рис. 6. График зависимости длительности импульсов от емкости конденсатора в ждущем генераторе