Методичка Электроника
.pdfПри анализе спектра необходимо учитывать 9 гармоник,
сделать соответствующие выводы.
Формула для расчёта коэффициента усиления по напряжению
для инвертирующего включения ОУ:
КU uВЫХ R2 uВХ R1
2.3. Лабораторная работа №3. Исследование
мультивибраторов на ОУ
Цель работы: имитационное моделирование схем мультивибраторов на ОУ, получение осциллограмм напряжений на конденсаторе Uc и на выходе Uвых, определение параметров сигналов, сравнение с расчётными значениями.
Содержание работы:
1)Получение осциллограмм Uc и Uвых и спектра сигнала Uвых
для схемы мультивибратора (рис.18);
2)Получение осциллограмм Uc и Uвых для рис. 19;
3)Получение осциллограмм Uc и Uвых и спектра сигнала Uвых
для схемы мультивибратора (рис.20);
4)Определение порогов срабатывания компаратора для схемы рис.18 по осциллограммам и по формуле;
5)Определение частоты и амплитуды выходного сигнала,
определение длительности импульса по осциллограмме и формуле (для схемы рис.18);
23
6)Определение скважности выходного сигнала (для схемы рис.20).
Рис.18. Принципиальная схема мультивибратора на ОУ
Рис.19. Принципиальная схема мультивибратора на ОУ с различной длительностью положительного и отрицательного импульса
Примечание: Перед проведением гармонического анализа сигнала необходимо определить по осциллограмме частоту первой гармоники.
24
Рис.20. Принципиальная схема мультивибратора на ОУ с однополярным
выходным сигналом
Индивидуальные варианты заданий к лабораторной работе №3:
С |
Нечётные варианты: 2 мкФ |
|
|
||||
|
Чётные варианты: |
1 мкФ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
№ вар-та |
1-6 |
7-12 |
|
13-18 |
19-24 |
25-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
1)NВАР 10 кОм |
|
1) NВАР 3 кОм |
|
|||
|
2)NВАР 75 кОм |
|
2) NВАР 14 кОм |
|
|||
|
Моделируется при двух |
|
Моделируется при двух различных |
||||
|
различных значениях. |
|
значениях. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
2 кОм |
1 кОм |
|
3 кОм |
2 кОм |
4 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
100 |
кОм |
75 кОм |
|
100 кОм |
75 кОм |
150 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
100 |
кОм |
300 кОм |
|
300 кОм |
50 кОм |
300 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
R4 |
300 |
кОм |
150 кОм |
|
50 кОм |
300 кОм |
75 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
R5 |
500 |
Ом |
1 кОм |
|
1,5 кОм |
2 кОм |
3 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
Uпит |
15 В |
12 В |
|
15 В |
12 В |
15 В |
|
|
|
|
|
|
|
||
DA1 |
Операционный усилитель AD704AN |
|
|||||
|
|
|
|
||||
VD1,VD2, |
Любые кремниевые диоды |
|
|
||||
VD3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цепи питания ОУ на схемах не показаны.
25
Пороги «срабатывания» и «отпускания» (рис.21) компаратора
рассчитываются по следующей формуле:
R1
UОТП UCP UМАКС R1 R2
Рис. 21. Определение параметров сигналов
Длительность импульса определяется следующей формулой:
|
|
UМАКС |
|
|
|
t |
|
UCP |
|
||
И ln |
|
|
|
, |
|
|
|
||||
|
UМАКС |
UOTП |
где τ = RC – постоянная времени заряда конденсатора.
26
В выводах к лабораторной работе необходимо провести сравнительный анализ всех полученных осциллограмм и спектров сигналов, сравнить параметры сигналов, полученные аналитически,
с параметрами, полученными путём моделирования.
2.4. Лабораторная работа №4. Счетчики импульсов
Цель работы: разработка и имитационное моделирование
счётных схем на заданной элементной базе.
Содержание работы:
1)Разработка схемы асинхронного счётчика с последовательным переносом согласно индивидуальному заданию;
2)Выбор триггеров и необходимых логических элементов из библиотеки NI Multisim;
3)Снятие временных диаграмм работы схемы
(осциллограмм входных и выходных сигналов).
При разработке схемы необходимо пользоваться учебными пособиями[1],[2], лекционным материалом, справочниками по микросхемам. Выбор элементов допускается из библиотек «TTL» и «01».
При моделировании, в случае если число выходов схемы более трёх, следует вместо осциллографа использовать логический анализатор (рис.22). Основным отличием логического анализатора от осциллографа является большее число входов и отсутствие
27
необходимости выбора масштаба по напряжению (анализатор определяет лишь наличие сигнала «0» или «1» на входе в момент времени, соответствующий тактовому сигналу). Анализатор имеет как внутреннюю, так и внешнюю синхронизацию. В данной работе может быть использована внутренняя синхронизация.
Рис. 22. Пример использования логического анализатора (XLA1)
Индивидуальные варианты заданий к лабораторной работе №4:
№ вар. |
Счётчик |
Тип триггеров |
Коэффициент |
|
|
|
пересчёта |
|
|
|
|
1 |
суммирующий |
D |
15 |
2 |
суммирующий |
JK |
14 |
3 |
суммирующий |
D |
13 |
4 |
суммирующий |
JK |
12 |
5 |
суммирующий |
D |
11 |
6 |
суммирующий |
JK |
10 |
28
7 |
суммирующий |
D |
9 |
8 |
суммирующий |
JK |
7 |
9 |
суммирующий |
D |
6 |
10 |
суммирующий |
JK |
5 |
11 |
вычитающий |
JK |
15 |
12 |
вычитающий |
D |
14 |
13 |
вычитающий |
JK |
13 |
14 |
вычитающий |
D |
12 |
15 |
вычитающий |
JK |
11 |
16 |
вычитающий |
D |
10 |
17 |
вычитающий |
JK |
9 |
18 |
вычитающий |
D |
7 |
19 |
вычитающий |
JK |
6 |
20 |
вычитающий |
D |
5 |
21 |
суммирующий |
JK |
15 |
22 |
суммирующий |
D |
14 |
23 |
суммирующий |
JK |
13 |
24 |
суммирующий |
D |
12 |
25 |
суммирующий |
JK |
11 |
26 |
вычитающий |
JK |
10 |
27 |
вычитающий |
D |
9 |
28 |
вычитающий |
JK |
7 |
29 |
вычитающий |
D |
6 |
30 |
вычитающий |
JK |
32 |
29
Список литературы
1)Ткаченко Ф.А. Электронные приборы и устройства: учебник.
– Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2011 – 682 с.
2)О. В. Миловзоров, И. Г. Панков. Электроника: учебник для бакалавров. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2013.- 407 с.
30
Содержание
1.Среда моделирования NI Multisim…………………………............. 3
1.1.Общие сведения ………………………………………. 3
1.2.Интерфейс программы. Пользовательские настройки 3
1.3.Сборка схемы для моделирования…………………… 4
1.4.Использование двухканального и
четырёхканального осциллографов………………………… 7
1.5.Снятие вольт-амперных и передаточных характеристик………………………………………………... 10
1.6.Получение спектров сигналов……………………….. 16
2.Задания к лабораторным работам……………………..………....... 19
2.1.Лабораторная работа №1. Исследование неинвертирующего усилителя напряжения на ОУ ………... 19
2.2.Лабораторная работа №2. Исследование инвертирующего усилителя напряжения на ОУ ………….. 21
2.3.Лабораторная работа №3. Исследование мультивибраторов на ОУ ……………………………….…… 23
2.4.Лабораторная работа №4. Счетчики импульсов …… 27
Список литературы………………………………………………... 30
Содержание………………………………………………………... 31
31
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения» ___________________________________________________
Кафедра «Управление и защита информации»
М.Я. Клепцов, Л.И. Стряпкин
ИМИТАЦИОННОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ НА
МИКРОСХЕМАХ
Методические указания к лабораторным работам
Москва – 2014
32