МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

УТВЕРЖДАЮ

_________ Сафонов С. Н.

«___» ____________ ______ г.

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

“Схемотехника ЭВМ”

по теме:

Формирователь пилообразного напряжения на основе интегратора

Руководитель темы _____________ Сафонов С. Н.

подпись

Исполнители темы ______________ Быков Н.Д.

подпись

Москва 2008

Аннотация

В данной курсовой работе формирователь пилообразного напряжения на основе интегратора, с учетом заданных параметров. Разработаны функциональная и принципиальная схемы, выбрана элементная база, произведен расчет.

Содержание:

Аннотация………………………………………………………………….………………..………2

Задание на курсовую работу ……………………………………………………………….……….4

1. Анализ технического задания ……………………………………………………………………5

2. Разработка функциональной схемы и принцип действия ……………………………….……..5

2.1.Состав ………………………………………………………………………………………….…5

2.2. Принцип действия ……………………………………………………………………………....5

2.3.Расчет параметров схемы …………………………………………………………………….…6

3. Разработка принципиальной схемы …………………………………………………………..…6

Список использованной литературы................................................................................................10

Принципиальная схема……………………………………………………………….……………11

Перечень элементов……………………………………………………………………..…………12

Задание на курсовую работу

1. Наименование разрабатываемого устройства

Формирователь пилообразного напряжения на основе интегратора.

2. Параметры устройства:

Частота выходного сигнала, кГц 2

Амплитуда сигнала на входе, В 4

Полярность сгналов положительная Сопротивление нагрузки, кОм 1 Погрешность линейности, %, не более 5

1. Анализ технического задания

Разрабатываемое устройство – Формирователь пилообразного напряжения на основе интегратора. Устройство должно преобразовывать поступающий на вход сигнал в сигнал пилообразной формы.

2. Разработка функциональной схемы и принцип действия

2.1. Состав

Устройство состоит из усилителя А2, представляющего интегратор с неинвертирующим входом. Усилитель А1 является в данной схеме компаратором.

2.2. Принцип действия

Усилитель У₂ представляет собой интегратор с неинвертирующим входом. Элементы интегратора R₂ и C обеспечивают требуемые временные соотношения. За счет R₂ изменяется частота работы схемы. Напряжение на R₂ равно +- Uст и ток протекающий через R₂ будет постоянным. Постоянный ток заряда C определяет линейность формы выходного сигнала. Выход усилителя У₂ через потенциометр Rос подается обратно на неинвертирующий вход усилителя У₁, представляющий собой компаратор. Rос устанавливает коэффициент обратной связи контура и поэтому задает амплитуду сигнала пилообразной формы. Потенциометр Rсдвиг, подключенный к неинвертирующему входу усилителя У₁, устанавливает сдвиг выходного сигнала путем установки опорного напряжения компаратора.

2.3. Расчет параметров схемы

Пусть максимальный ток отдаваемый усилителем У₁ будет равен 20 мА, на смещение стабилизатора идет 4 мА, на питание Rос 0,1 мА, тогда наибольший ток, которым можно разрядить конденсатор С будет равен 15,9 мА. Пусть I_R2 = 12 мА, тогда R₂ = (Uст - Uд)/ I_R2 =

(5 – 0,7)В/(12мА) = 0,36 кОм = 360 Ом. C = It/U = (12 мА) (0,1 мс)/(2 В) = 0,6 мкФ.

R₁ выбираем исходя из того, что C заряжается до 2 В за 10 мс:

I_R1 = CU/t = (0,6 мкФ) (2 В)/ (10 мс) = 0,12 мА.

R₁ = U/ I_R1 = (4 В)/(0,12 мА) = 33,3 кОм.

Uвых пп = 2Uст (1/K - 1), отсюда K = 2Uст/(Uвых + 2Uст) = [2 (5 В)]/[(2 В) + 2 (5 В)] = 0,83.

K = (R’ос)/(Rос + R’ос), отсюда Rос = (R’ос – K R’ос)/K = [(100 кОм) – 0,83 (100 кОм)]/(0,83) = 20,5 кОм.

(U₂)/(Uвых + U₁) = (R’ос)/(Rос + R’ос), отсюда U₂ =Rос(Uвых + U₁)/( Rос + R’ос) =

(20,5 кОм)(2 В)/(20,5 кОм + 100 кОм) = 0,34 В.

Если максимальное выходное напряжение У₁ равно 14 В, то:

R₃ = (Uвых max - Uст)/( I_R2 + Iвых + I_R’ос) = [(14 В) – (5 В)]/[12 мА + 2 мА + 0,1 мА] = 638 Ом.

3. Разработка принципиальной схемы

3.1 Элементная база

К140УД7

Операционный усилитель с внутренней частотной коррекцией, с защитой входа и выхода от коротких замыканий, усилением более 30000.

Назначение выводов

1,5 - балансировка; 2 - вход инвертирующий; 3 - вход неинвертирующий; 4 - напряжение питания -Uп; 6 - выход; 7 - напряжение питания +Uп; 8 - коррекция;

Электрические параметры

1	Напряжение питания	15 В 10%
2	Диапазон синфазных входных напряжений при Uп= 15 В	12 В
3	Максимальное выходное напряжение при Uп= 15 В, Uвх= 0,1 В, Rн = 2 кОм	10,5 В
4	Напряжение смещения нуля при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм     К140УД7	не более 9 мВ
5	Входной ток при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм	не более 400 нА
6	Разность входных токов при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм	не более 200 нА
7	Ток потребления при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм	не более 3,5 мА
8	Коэффициент усиления напряжения     К140УД7	не менее 30000
9	Входное сопротивление	не менее 400 кОм

К140УД12

Прецизионный усилитель с малым напряжением смещения и высоким коэффициентом усиления напряжения. Имеет внутреннюю частотную коррекцию. Обладает отличным сочетанием параметров входных напряжений и тока шума. Предназначен для применения в высокоточных измерительных цепях с большим коэффициентом усиления.

1,5 - балансировка; 2 - вход инвертирующий; 3 - вход неинвертирующий; 4 - напряжение питания -U_п; 6 - выход; 7 - напряжение питания +U_п; 8 - задающий ток;

Электрические параметры

1	Напряжение питания	15 В
2	Максимальное выходное напряжение при Uп= 15 В, Rн = 75 кОм, Uвх= 0,1 В	не менее 10 В
3	Напряжение смещения нуля при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм	не более 6 мВ
4	Входной ток при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм, Iд= 1,5 мкА при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм, Iд= 15 мкА	не более 30 мкА не более 190 мкА
5	Разность входных токов при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм	не более 6 нА
6	Ток потребления при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм, Iд= 1,5 мкА при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм, Iд= 15 мкА	не более 30 мкА не более 190 мкА
7	Коэффициент усиления напряжения     при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм     при Uп= 3 В, Rн= 75 кОм	не менее 50000 не менее 25000
8	Максимальная скорость нарастания выходного напряжения     при Uп= 15 В, Iд= 1,5 мкА, Rн= 75 кОм     при Uп= 15 В, Iд= 15 мкА, Rн= 5 кОм	не менее 0,01 В/мкс не менее 0,1 В/мкс
9	Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений при Uп= 15 В, Rн= 75 кОм	не менее 70 дБ
10	Средний температурный дрейф напряжения смещения     при Uп= 15 В, Iд= 1,5 мкА     при Uп= 3 В, Iд= 15 мкА	7 мкВ/ ° C 3 мкВ/ ° C

Стабилитрон.

Список используемой литературы

1. Л. Фолкенберри «Применения операционных усилителей и линейных ИС: Пер. с англ.-М.:Мир, 1985. – 572 с., ил.

2. Дж. Рутковски под ред. канд. техн. наук М. В. Гальперина «Интегральные операционные усилители» издательство «МИР» М. 1978г.320 с.

3. www.chipinfo.ru