1. Общие сведения

Генераторы треугольного, прямоугольного и синусоидального напряжений представляют собой более сложные схемы на операционных усилителях, чем рассмотренные ранее.

Г енератор треугольного и прямоугольного напряжений (рис.1) включает в себя уже известные по предыдущим исследованиям интегратор И и релейный элемент РЭ, соединенные последовательно.

Принцип генерации заключается в следующем. За счет положительной обратной связи на вход интегратора подается выходное напряжение релейного элемента, которое может принимать только два значения: положительное значение напряжения питания + U или отрицательное значение напряжения питания –U. Допустим, на вход интегратора подано положительное напряжение + U. В этом случае интегратор будет вырабатывать линейно убывающее напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигнет отрицательного порогового значения –U_п, релейный элемент переключится и на его выходе будет отрицательное значение напряжения –U. Данное напряжение будет приложено также ко входу интегратора, который будет вырабатывать теперь уже линейно возрастающее напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигнет положительного порогового значения +U_п, релейный элемент снова переключится, и т.д. В процессе непрерывной генерации на выходе интегратора появится напряжение треугольной формы, а на выходе релейного элемента – прямоугольной формы. Диаграммы выходных сигналов генератора треугольного и прямоугольного напряжений показаны на рис.2 в лабораторной работе 5 (оси 1 и 2).

П ринцип действия генератора синусоидального напряжения (рис.2) также основан на использовании обратной связи, но отрицательной. Схема генератора состоит из трех операционных усилителей, соединенных последовательно. Все усилители реализуют модель инерционного звена (ИЗ). Цепочка из инерционных звеньев в сочетании с отрицательной обратной связью между выходом третьего и входом первого инерционного звена создает необходимые условия для генерации на выходе синусоидального напряжения.

2. Программа исследований

2.1. Ознакомьтесь с расположением измерительных приборов и органов управления лабораторным стендом, настройте развертку электроннолучевого индикатора, подав на вход «Х10» треугольный периодический сигнал.

2.2. Исследуйте модель генератора треугольного и прямоугольного напряжений:

• соберите схему (рис.3), используя линейный и нелинейный сменные модули (К₁=1, К₂=5, К_н=мах, Т₁=0,01; а₁=-1, а₂=0,25);

• осциллографируйте выходные напряжения первого и второго модуля;

• повторите предыдущий пункт исследований при коэффициенте К₁=0,5;

• повторите предыдущий пункт исследований при коэффициенте а₂=0,75;

• с делайте вывод, от каких параметров модели зависит частота и амплитуда выходных треугольных колебаний U_вых1.

2.3. Исследуйте модель генератора синусоидального напряжения:

• соберите схему (рис.4), используя три линейных сменных модуля (К₁=10, К₂ =К₃ =1, Т₁ = Т₂ =Т₃ = 0,01 с; а₁ =а₂ =а₃ = -1);

• осциллографируйте выходное напряжение;

• повторите предыдущий пункт исследований при Т₁ = Т₂ =Т₃ = 0,1 с;

• повторите предыдущий пункт исследований при Т₁ = Т₂ =Т₃ = 1 с;

• постройте график зависимости выходной частоты генератора синусоидального напряжения от величины постоянных времени f =k(T);

• сделайте вывод, от каких параметров модели зависит частота выходных синусоидальных колебаний U_вых.

Лабораторная работа 5

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Цель работы: изучение и исследование схемы широтно-импульсного модулятора на ОУ.