Генераторы пилообразного напряжения - Курсовая работа

Генераторы пилообразного напряжения и тока находят широкое применение в автоматике, телевидении, технике связи и других областях прикладной электроники. Генераторами называют устройства, которые вырабатывают электрические сигналы посредством преобразования энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний.Генератор пилообразного напряжения - генератор линейно изменяющегося напряжения (тока), электронное устройство, формирующее периодические колебания напряжения (тока) пилообразной формы.В нее входит источник питания E, зарядный резистор R, который можно рассматривать как внутреннее сопротивление источника питании, конденсатор С - накопитель энергии, электронный ключ К и разрядный резистор r сопротивлением, равным внутреннему сопротивлению замкнутого ключа. При размыкании ключа конденсатор начинает разряжаться через и напряжение на нем меняется по экспоненциальному закону За время, равное длительности прямого хода , напряжение на конденсаторе увеличивается до амплитудного значения и становится равным На практике зарядное сопротивление существенно больше разрядного, что обуславливает восстановление начального уровня напряжения на конденсаторе за время малое по сравнению с длительностью прямого хода. Изза зависимости рабочего тока конденсатора от напряжения на нем, в простейших ГПН невозможно получить хорошую линейность при большом коэффициенте использования напряжения (отношение амплитуды пилообразного напряжения к напряжению питания).В настоящее время ГПН с малым значением коэффициента нелинейности и его незначительной зависимостью от сопротивления нагрузки создают на основе интегральных усилителей. 7) высокая линейность пилообразного напряжения достигается действием положительной обратной связи в цепи зарядки конденсатора С1. Происходит формирование обратного хода пилообразного напряжения, во время которого конденсатор разряжается через малое сопротивление насыщенного транзистора практически до нулевого уровня. В паузах между входными импульсами транзистор закрыт, и конденсатор заряжается током от источника E. и резистор R3. Напряжение , образуемое на конденсаторе, поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя, работающего в линейном режиме с коэффициентом усиления по неинвертирующему входу7) снабдить сопротивление R6 в эмиттерной цепи транзистора VT1, для формирования требуемой длительности обратного хода, то получим расчетную схему генератора (Приложение 1). Сопротивление R5 ограничивает ток базы транзистора в режиме насыщения. Рассмотрим более детально процессы происходящие в данной схеме. При условии, незначительного падения напряжения на открытых переходах транзистора, напряжение на конденсаторе в начальный момент времени, приближенно равно падению на сопротивлении R6 В момент времени транзистор запирается, и конденсатор начинает заряжаться.Посредством построенной в Multisim схемы ГПН с зарядным транзистором исследовано зависимости амплитуды и линейности выходного напряжения ГПН от напряжения питания Ucc для идеального транзистора. Проанализировав результаты исследования и полученный график можно сделать вывод, что зависимость амплитуды ярко выражена только от напряжения питания до 10 В, затем значения амплитуды равны 5,72В вне зависимости от подаваемого напряжения питания более 10 В, так как амплитуда достигла своего возможного максимального значения. Зависимость линейности выходного напряжения ГПН от напряжения питания изображена на полученных осциллограммах, что представленны на рис.10, рис.11, рис.12, рис. Посредством построенной в Multisim схемы ГПН со стабилизатором исследовано зависимости амплитуды выходного сигнала ГПН Авых от напряжения питания Ucc и напряжения отсечки полевого транзистора. Проанализировав результаты исследования и построенный по ним график можно сделать выводы, что амплитуда, достигнув своего максимального значения 1,047В при Ucc=3В, перестает зависеть от напряжения питания больших значений.В работе были рассмотрены и изучены основные характеристики, параметры и принципы построения генераторов пилообразного напряжения: ГПН с зарядным транзистором и ГПН со стабилизатором тока. С помощью моделирования этих схем была выполнена основанная задача работы - исследование следующих зависимостей: амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для обеих схем, амплитуды выходного сигнала от напряжения отсечки для схемы, содержащей полевой транзистор.

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Принципы построения генераторов ПН

1.2 Методы линеаризации пилообразного напряжения

1.3 ГПН повышенной линейности

1.4 Описание работы схемы ГПН

2. Практическая часть. Моделирование

2.1 Схема ГПН

2.1.1 Исследование зависимости амплитуды выходного сигнала ГПН от напряжения питания

2.1.2 Исследование разностного сигнала

2.2 Схема ГПН со стабилизатором тока

2.2.1 Исследование зависимости амплитуды выходного сигнала ГПН от напряжения питания

2.2.2 Исследование зависимости амплитуды выходного сигнала ГПН со стабилизатором тока от напряжения отсечки полевого транзистора

Выводы

Список использованной литературы

Генераторы пилообразного напряжения и тока находят широкое применение в автоматике, телевидении, технике связи и других областях прикладной электроники.

Генераторами называют устройства, которые вырабатывают электрические сигналы посредством преобразования энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний.

Генераторы могут работать в режиме самовозбуждения или ждущем режиме, когда период следования импульсов пилообразного напряжения определяется запускающими импульсами. Режим самовозбуждения колебания вырабатываются устройством без приложения к нему дополнительного сигнала.

Напряжение пилообразной формы - это напряжение, которое в течение определенного времени нарастает или убывает пропорционально времени (линейно), а затем возвращается к исходному уровню.

ПН может быть линейно нарастающим или линейно падающим. Характеризуется основными параметрами: линейностью рабочего участка выходного напряжения; длительностями прямого (рабочего) и обратного хода ; амплитудой выходного напряжения .

В работе были рассмотрены и изучены основные характеристики, параметры и принципы построения генераторов пилообразного напряжения: ГПН с зарядным транзистором и ГПН со стабилизатором тока. В пакете разработки электрических схем Multisim были реализованы данные схемы. При построении использовались компоненты отечественного производства. С помощью моделирования этих схем была выполнена основанная задача работы - исследование следующих зависимостей: амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для обеих схем, амплитуды выходного сигнала от напряжения отсечки для схемы, содержащей полевой транзистор. Также было проведено измерение разностного сигнала для схемы с зарядным транзистором. На основе проведенного анализа были сделаны соответствующие выводы, что приведены в практической части работы.

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - Москва "Мир", 1981.- 512с.

2. А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко. Аналоговые интегральные схемы: Справочник/.-2-е изд., перераб. и доп.-Мн.: Беларусь, 1994.-382 с.

3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 304 с.

4. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем.- Киев: Вища школа, 1983. - 242с.

Размещено на