Лабораторная работа э7 Времяимпульсная схема сравнения амплитуды синусоидального сигнала с заданным значением

Работа включает:

1. Изучение принципов действия времяимпульсных элементов сравнения амплитуды синусоидальных сигналов с заданным значением.

1. Изучение схемы и расчет параметров элементов схемы.

1. Расчет и построение функциональных характеристик элементов сравнения.

1. Компьютерное исследование времяимпульсных элементов.

Составление предварительного отчета

1. Расчет параметров схемы сравнения.

2. Построение осциллограмм работы схемы сравнения.

3. Определение входных сигналов, необходимых для измерения напряжения действия и отпускания и времени действия.

Методические указания. Изучить §4, с.15–23 [4].

К п.1. Принципиальная схема исследуемого элемента показана на рис.13 [4]. При исследовании схемы предполагать, что резисторы R₉ ... R₁₃ закорочены. Расчет времяимпульсного элемента сравнения начинается с построения зависимости длительности информационного импульса t_и от амплитуды входного сигнала U_вх по формуле t_и=(π-2arctg(U_оп/ U_вх))/ω_п (рис.12 [4]). По графику определяется длительность импульсов действия t_д и отпускания t_о. Для этого используется амплитуда действия U_д и опорное напряжение U_оп1,з, (табл. Э7.1), и амплитуда отпускания U_о=k_оU_д - рассчитанная по заданному k_о.

Расчет делителя. Для обеспечения выбранной длительности импульса действия необходимо выбрать параметры делителя напряжения на резисторах R₂, R₈. Один из резисторов задан, второй рассчитывается для обеспечения U_оп1=0.5,1,2∙U_оп1,з, при условии, что Е_п=15В.

Расчет интегратора. Для выполнения условий действия и отпускания постоянные времени заряда Тз и разряда Тр должны быть связаны двойным неравенством t_о/(10-t_о) ≤Т_р/Т_з ≤ t_д/(10-t_д). Кроме того, для работы на линейном участке интегрирования необходимо Т_р и Т_з желательно выбирать существенно большими 10 мс, однако это увеличивает время действия и отпускания.

Заряд конденсатора происходит через резистор R₃, а разряд через параллельное включение резисторов R3 и R4, следовательно, Т_з=R₃C; Т_р=R₃//R₄С. При расчете значений резисторов и конденсатора учитываются заданные в табл. Э7.1 параметры.

Расчет триггера Шмитта. Для схемы триггера Шмитта рассчитать одно из сопротивлений, обеспечивающее заданное значение U_оп2 [1, с.27], [2, с.21]. В данной работе сопротивлением R₅ можно пренебречь.

К п.2. Построить осциллограммы работы схемы сравнения (рис.14 [4]) для двух значений U_вх=1,2U_д и 5U_д, используя рассчитанные в п.2 Т_р и Т_з и заданное U_оп2 триггера Шмитта. По осциллограммам вычислить времена действия схемы сравнения для двух значений амплитуд входных сигналов.

Таблица Э7.1

№	Компаратор					Интегратор			Триггер Шмитта
	R2 к	R8 к	Uд В	Uоп1,з В	kо	R3 к	R4 к	C мкф	Uоп2 В		R7 к	R6 к
1	10	-	4	3	0,8	10	-	-	3		-	10
2	15	-	5	4	0,85	15	-	-	3,5		-	15
3	20	-	6	5	0,9	20	-	-	4		-	20
4	25	-	7	6	0,95	25	-	-	4,5		-	25
5	30	-	8	7	0,8	30	-	-	3		-	30
6	-	40	4	3	0,85	-	30	-	3,5		30	-
7	-	50	5	4	0,9	-	40	-	4		40	-
8	-	60	6	5	0,95	-	50	-	4,5		50	-
9	-	70	7	6	0,8	-	60	-	3		60	-
10	-	30	8	7	0,85	-	70	-	3,5		70	-
11	15	-	4	3	0,9	-	-	0,01	4		-	10
12	20	-	5	4	0,95	-	-	0,015	4,5		-	15
13	25	-	6	5	0,8	-	-	0,02	3		-	20
14	30	-	7	6	0,85	-	-	0,025	3,5		-	25
15	10	-	8	7	0,9	-	-	0,03	4		-	30
16	-	20	4	3	0,95	-	10	-	4,5		-	20
17	-	25	5	4	0,8	-	15	-	3		-	25
18	-	30	6	5	0,85	-	20	-	3,5		-	30
19	-	35	7	6	0,9	-	25	-	4		-	35
20	-	40	8	7	0,95	-	30	-	4,5		-	40
21	30	-	4	3	0,8	30	-	-	3		30	-
22	40	-	5	4	0,85	40	-	-	3,5		40	-
23	50	-	6	5	0,9	50	-	-	4		50	-
24	60	-	7	6	0,95	60	-	-	4,5		60	-
25	70	-	8	7	0,8	70	-	-	3		70	-
26	-	30	4	3	0,85	-	-	0,01	3,5		-	10
27	-	40	5	4	0,9	-	-	0,015	4		-	15
28	-	50	6	5	0,95	-	-	0,02	4,5		-	20
29	-	60	7	6	0,8	-	-	0,025	3		-	25
30	-	70	8	7	0,85	-	-	0,03	3,5		-	30

К п.3. Для измерения напряжения действия (или отпускания) необходимо обеспечить скачкообразное изменение входного напряжения U_вх от начального значения к значению действия U_д (или от значения выше действующего к значению отпускания).

Для измерения времени действия формируются значения напряжения, ступенчато изменяющегося от 0.5U_д до 1,2U_д; 5U_д.