Разработка формирователя импульсов трапецеидальной формы - мультивибратора на биполярных транзисторах, триггера на биполярных транзисторах, RC-фильтра, одновибратора в интегральном исполнении. Исследование компаратора на основе операционного усилителя.
Аннотация к работе
Целью курсового проекта является овладение навыками проектирования различных электронных схем, используемых в аппаратуре вычислительной техники и развитие навыков работы с технической и справочной литературой. В курсовом проекте по заданной функциональной схеме составляется принципиальная схема на указанной элементной основе. В этой части проекта используются основные принципы работы базовых элементов электронных схем: диодов, транзисторов, аналоговых и цифровых схем, усилителей, генераторов, мультивибраторов и умение согласовать их между собой (по величине и полярности напряжения питания, по полярности и уровню сигналов и т.п.). Математическое моделирование в данной работе проводиться с помощью компьютерной программы Multisim 10,которая является удобным и ориентированным на конечного пользователя инструментом для проектирования и изучения различных электронных схем. наличие обширной библиотеки электронных компонентов большое количество дополнительных библиотек, что позволяющей собрать практически любую схему;импульс трапецеидальный компаратор транзистор С помощью компьютерной программы Multisim 10 выполнить следующие действия: собрать следующие схемы: u мультивибратор на биполярных транзисторах одной проводимости; u стабилизированный 5-вольтовый источник питания с импульсным регулированием (стабилизатор в интегральном исполнении); провести анализ полученных схем, и графиков работы этих схем; 3) собрать из полученных схем функциональную схему, приведенную на рис.1 (блок-схема) и получить на выходе трапецеидальный сигнал.Импульсными генераторами называют электронные устройства, преобразующие энергию источников постоянного напряжения в энергию электрических импульсов. Они могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем или синхронизации. В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. В ждущем режиме генераторы формируют импульсный сигнал лишь по приходе внешнего (запускающего) сигнала. В режиме синхронизации генераторы вырабатывают импульсы напряжения, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала.Триггеры представляют собой простейшие последовательные устройства, общим свойством которых является способность длительно оставаться в одном из двух возможных устойчивых состояний, которые распознаются по значению их выходных сигналов. В простейшем исполнении триггер представляет собой симметричную структуру из двух логических элементов ИЛИ-НЕ или И-НЕ, охваченных перекрестной положительной обратной связью. Смена состояний триггера производится внешними сигналами. Сигналы на информационных входах определяют информацию, которая будет записана в триггер. Исполнительные сигналы задают момент приема входной информации триггером и служат для синхронизации работы ряда устройств, образующих функциональный узел.Фильтром называется четырехполюсник, содержащий реактивные компоненты, которые либо задерживают, либо пропускают к нагрузке токи (напряжения) одного или нескольких заданных диапазонов частот. Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания (S), который показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации (, для фильтра L: , для LC-фильтра: , где-частота сигнала на выходе выпрямителя). На выходе фильтра напряжение оказывается хорошо сглаженным. При этом конденсатор С будет перезаряжаться через резистор R2 от исходного напряжения V2(1-bo)-U_bo до напряжения U_bn, после чего на выходе ОУ вновь установится исходное напряжение U_. Назначение таких ключей состоит в том, чтобы создать на выходе или напряжение, близкое к нулю (когда ключ открыт), или напряжение, близкое к напряжению питания (когда ключ закрыт, ток, потребляемый нагрузкой, подсоединенной к ключу, достаточно мал).Операционный усилитель (ОУ) - это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на интегральной схеме и удовлетворяющий следующим требованиям к электрическим параметрам: · коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности; · входное сопротивление стремится к бесконечности; · если входное напряжение стремится к нулю, то выходное напряжение также равно нулю; Операционный усилитель, как и любой другой усилитель, предназначен для усиления мощности входного сигнала. Название “операционный” он получил от аналогов на дискретных компонентах, выполнявших различные математические операции (суммирование, вычитание, логарифмирование и др.) в основном в аналоговых ЭВМ.В компараторах состояние выходного сигнала изменяется при превышении входным сигналом порогового значения. При этом усиление входного сигнала значительно лишь в близи порога, в основном работа ОУ происходит в области ограничения выходного напряжения (отрицательной или положительной). Компаратор должен переключаться из одного состояния в другое с максимально возможной скоростью. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения показывает, насколько быстро измениться выходной сигнал в процессе переключения. Такой компаратор называется к
План
Содержание
1. Цель и задачи курсового проекта
2. Навыки работы в автоматизированной среде Multisim10
3. Техническое задание на курсовой проект
4. Блок-схемы
4.1 Разработка и исследование мультивибратора на биполярных транзисторах одной проводимости
4.2 Разработка и исследование триггера на биполярных транзисторах
4.3 Разработка и исследование RC-фильтра
4.4 Разработка и расчет одновибратора в интегральном исполнении
4.5 Разработка и исследование ключа в интегральном исполнении
4.6 Разработка и исследование интегратора на основе операционного усилителя
4.7 Разработка и исследование компаратора на основе операционного усилителя
В основном окне программы производится расстановка всех элементов схемы, выбор их параметров, и соединение по заданной схеме.
Для того, чтобы построить графики входных и выходных сигналов, необходимо включить в схему осциллограф.
Далее запускаем работу схемы и дважды “кликаем” по осциллографу. Открывается новое окно в котором будет изображен график зависимости U от t. Масштаб графиков по оси X указывается в ячейке “РАЗВЕРТКА-ШКАЛА” (1), по оси Y в ячейке “КАНАЛ А-ШКАЛА” (2) для первого сигнала и “КАНАЛ B-ШКАЛА”(3) для второго. Масштабирование для каждой шкалы производится в соответствующих ячейках.
В системе MS используются следующие обозначения производных единиц: Обозначение Наименование Значение Обозначение Наименование Значение
10-3 м (милли) m или M 103 к (кило) k или К
10-6 мк (микро) u или U 106 М (мега) meg,Meg
10-9 н (нано) n или N 109 Г (гига) g или G
10-12 п (пико) p или P 1012 Т (тера) t или TПериод следования трапецеобразных импульсов задается триггером 2, который управляется задающим генератором 1. Длительность переднего линейного участка сигнала (t1) задается одновибратором 4, который на это время подключает на ключ 5 ко входу генератора 7 необходимое постоянное положительное напряжение ( ЕОП). Одновибратор 4 управляется передним фронтом триггера 2. Задний фронт триггера 2 запускает триггер 6, который к входу интегратора 7 подает отрицательное напряжение, формируя задний спадающий линейный участок выходного сигнала.
Для того, чтобы нестабильность длительности интервалов «положительного» и «отрицательного» интегрирований не приводили к накоплению постоянного уровня на выходе интегратора, в конце каждого трапецеобразного импульса осуществляется фиксация нулевого (или близкого к нулю) уровня с помощью компаратора 8, который выдает импульс при пересечении спадающего участка трапецеобразного сигнала заданного (нулевого или близкого к нулевому) порога с этим импульсом, «срабатывает» по второму ходу триггер 6. Источник питания 9 вырабатывает необходимые напряжения для всех узлов схемы.
Заключение
В процессе выполнения данной работы я приобрел навыки проектирования различных электронных схем (используемых в вычислительной техники) в автоматизированной среде Multisim 10.
Был разработан формирователь импульсов трапецеидальной формы. В частности: Мультивибратор на биполярных транзисторах, Триггер на биполярных транзисторах, RC-фильтр, Одновибратор в интегральном исполнении, Ключ в интегральном исполнении, Триггер на логических элементах, Интегратор на основе ОУ, Компаратор на основе ОУ.
Список используемой литературы
1. Разевиг В. Д., Схемотехническое моделирование с помощью MICROCAP 7, “Горячая линия-Телеком”, 2003г.