Разработка генератора пилообразных колебаний - Курсовая работа

В XXI веке практически любое современное устройство предполагает в себе наличие такого функционального элемента как генератор гармонических или каких-либо других колебаний. Кроме очевидных случаев автономных генераторов (а именно генераторы синусоидальных сигналов, импульсные генераторы) источник регулярных колебаний необходим в любом периодически действующем измерительном приборе, в устройствах, инициирующих измерения или технологические процессы, и вообще в любом приборе, работа которого связана с периодическими состояниями или периодическими колебаниями.1) Линейный сигнал не синхронизован. 2) Синусоидальный сигнал синхронизован.Рассмотрим назначение отдельных функциональных блоков: · БП - блок питания, предназначен для преобразования переменного входного напряжения в постоянное выходное; · БР - блок регулировки, служит для регулирования максимальной амплитуды напряжения, а также напряжения смещения ; · сумматор1 и сумматор2 служат для суммирования сигналов;Опишем назначение и работу функциональных элементов генератора, представленных на структурной схеме (рис. 2.2.): Интервал t1: Ключи SA1, и SA3 замкнуты. В момент времени t=0 подается напряжение на схему, после чего «сумматор1» и «интегратор1» создают необходимый наклон напряжения, который суммируется с постоянной составляющей и линейно изменяющимся напряжением, создаваемым при помощи МВ и «интегратор2», на «сумматор2».Необходимость использования инвертора, построенного на операционном усилителе, возникла ввиду того, что сумматор дает на выходе инвертированную сумму сигналов, следовательно, для получения конечного эпюра требуемой формы, необходимо подавать на вход сумматора инвертированный сигнал.Инвертирующий усилитель, построенный на операционном усилителе, в данном проекте используется для регулировки амплитуд сигналов. Известно, что входной сигнал, поступающий на инвертирующий усилитель, инвертируется и умножается на коэффициент, определенный используемыми сопротивлениями.Мультивибратор автоколебательный, построенный на операционном усилителе, необходим в данном проекте для создания участка треугольных импульсов выходного сигнала. Тогда зависимость общего времени действия мультивибратора от количества треугольных импульсов, обеспечивающая синхронизацию на интервале, будет иметь следующий вид: тобщ=(n-1) ·0.048 0.048/2, тобщ=0,048·n-0,024, где n - количество треугольных импульсов.Дифференциальный усилитель, построенный на операционном усилителе, в данном проекте используется для взятия разности сигналов до интегрирования, что необходимо для построения линейного напряжения на требуемом уровне и с требуемым наклоном. Как известно, дифференциальный усилитель дает на выходе разность входных сигналов, умноженную на коэффициент, определяемый используемыми сопротивлениями.Генераторы синусоидальных колебаний осуществляют преобразование энергии источника постоянного тока в переменный ток требуемой частоты. Они выполняются на основе усилителей со звеном положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивый режим самовозбуждения на требуемой частоте. В современной электронной аппаратуре на основе операционных усилителей строятся схемы формирования сигналов синусоидальной формы с точно заданными значениями частоты, амплитуды и длительности. Для стабилизации амплитуды выходного сигнала применяется отрицательная обратная связь, которая изменяется в зависимости от амплитуды выходного сигнала таким образом, что в результате ее действия амплитуда выходного сигнала не изменяется. Из числа таких схем наибольшее распространение получила схема с RC-контуром и с мостом Вина в цепи ОС (Рис.Интегратор, построенный на операционном усилителе, в данном проекте используется для получения линейно изменяющегося сигнала. На выходе интегратора наблюдается линейно уменьшающийся сигнал при подаче на вход положительного постоянного напряжения, и линейно увеличивающийся сигнал при подаче на вход отрицательного постоянного напряжения.На нижеприведенной схеме (Рис.3.7.1.) показан ОУ, используемый для реализации суммирующего усилителя, который также иногда называется аналоговым сумматором. Используя такую схему, можно выполнить сложение нескольких напряжений.RS-триггер имеет два входа: S - set (установка в единицу) и R - reset (сброс в ноль) триггера. Структура Логического Блока представлена на рисунке: Рис. Технология КМОП представляет собой два МОП транзистора (КП301Б) с каналами противоположного типа, затворы и стоки которых соединены параллельно. Транзистор КП301Б имеет следующие характеристики: Пороговое напряжение затвор-исток (Uзи (пор)): 4,2 В, Начальный ток стока (Іс (нач)): 0,5·10-4 МА, Максимальное напряжение затвор-исток (Uзи (max): 30 В, Максимальный ток стока (Іс (max)): 15 MA, Крутизна характеристики: ?1 МА/В.Определим R49,R50: R50=(UВЫХ - UCM)/5 МА =1600 Ом, тогда R49 при напряжении Для питания ±15В возьмем микросхему К142ЕН6А, представляющую собой интегральный двуполярный стабилизатор напряжения с фиксированным выходным напряжением 15 В.

Содержание

Введение

1. Постановка задачи

2. Разработка структурной схемы

2.1 Структурная схема

2.2 Описание работы

3 Расчет принципиальной схемы

3.1 Расчет инвертора

3.2 Расчет инвертирующего усилителя

3.3 Расчет мультивибратора

3.4 Расчет дифференциального усилителя

3.5 Генератор синусоидального сигнала

3.6 Расчет интегратора

3.7 Расчет сумматора

3.8 Разработка логического блока

4. Разработка блока питания

5. Разработка усилителя мощности

Заключение

Список используемой литературы

Приложение №1

В XXI веке практически любое современное устройство предполагает в себе наличие такого функционального элемента как генератор гармонических или каких-либо других колебаний. Кроме очевидных случаев автономных генераторов (а именно генераторы синусоидальных сигналов, импульсные генераторы) источник регулярных колебаний необходим в любом периодически действующем измерительном приборе, в устройствах, инициирующих измерения или технологические процессы, и вообще в любом приборе, работа которого связана с периодическими состояниями или периодическими колебаниями.

Сигналы специальной формы можно формировать двумя способами: дискретным и аналоговым. Аналоговый способ формирования различных сигналов значительно проще дискретного. Этот способ применяется в основном при формировании сигналов треугольного и трапециидального вида. Сигналы данного типа получили наибольшее распространение.

Генераторы специальных сигналов используются в различных целях, в основном при настройке или использовании какой-либо высокоточной аппаратуры, поэтому результатом решения этой задачи должна быть стабильная, высококачественная схема генератора заданного сигнала, которая могла бы быть собрана из указанных элементов, и работать без предварительной настройки.

При решении данной задачи использовались такие элементы схемы, как операционные усилители, которые изза большого коэффициента усиления позволяют вводить глубокие отрицательные обратные связи, позволяющие достичь высокой точности и стабильности генератора.