МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний університет „Львівська політехніка”

Кафедра «Комп’ютеризовані системи автоматики»

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з навчальної дисципліни

«Електроніка та мікросхемотехніка»

На тему:

Генератор синусоїдних коливань

Виконав:

Ст. гр. СІз-31

Жуков К.І.

Прийняв:

Мичуда З.Р.

Львів 2016

Зміст

Технічне завдання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Вступ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Огляд існуючих технічних рішень. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. Обґрунтування вибору структурної схеми. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

3. Розроблення принципової схеми та розрахунок основних вузлів. .15

   1. 3.1 Розрахунок інвертуючого підсилювача . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4. Конструкція генератора синусоїдних коливань

Список літератури

Технічне завдання

Спроектувати генератор сунусоїдних коливань з наступними параметрами:

№ п/п	Проектований пристрій	Вхідний сигнал	Вихідний сигнал	Робочий діапазон температур	Основна похибка	Примітка
4	Генератор синусоїдних коливань	-	FF=3020 Гц A=2,4…5 B	-10..+600С	0,5%

Вступ

Генератори гармонічних коливань – це великий клас пристроїв, які знаходять широке застосування у різних галузях науки і техніки. Частотний діапазон таких генераторів від часток герца до десятків мегагерц і вище. Генератори гармонічних коливань поділяються на підкласи в залежності від частотного діапазону, значення вихідної напруги, області застосування і схемних рішень.

Електронні генератори сигналів – це електронні пристрої, які перетворюють енергію сторонніх джерел живлення в електричні коливання необхідної форми, частоти і потужності. Електронні генератори входять складовою частиною в різноманітні електронні прилади і системи.

Класифікація генераторів здійснюється за такими ознаками: форма коливань; частота коливань; вихідна потужність; призначення; тип використаного активного елемента; вид частотно-вибіркового кола зворотного зв’язку. За призначенням генератори поділяються на технологічні; вимірювальні; медичні; зв’язку. За формою коливань генератори поділяють на генератори гармонічних і негармонічних (імпульсних) сигналів.

За вихідною потужністю генератори поділяють на малопотужні (менше 1 Вт); середньої потужності (менше 100 Вт); великої потужності (більше 100 Вт). За частотою генератори можна поділити на наступні групи: інфранизькочастотні (менше 10 Гц); низькочастотні (від 10 Гц до 100 кГц); високочастотні (від 100 кГц до 100 МГц) і надвисокочастотні (вище 100 МГц).

За видом використаних активних елементів генератори поділяють на лампові, транзисторі, на операційних підсилювачах, на тунельних діодах, на динисторах. За типом частотно-вибіркових кіл зворотного зв’язку: на генератори LC-; RC- і RL-типів. Крім того, зворотний зв’язок в генераторах може бути зовнішній або внутрішній.

Теорія електронних генераторів гармонічних коливань розпочала свій розвиток з початком розвитку електроніки. Математичні основи загальної теорії нелінійних коливань були розвинуті в працях вітчизняних і зарубіжних вчених. В цих працях дано всесторонній теоретичний аналіз нелінійних коливних систем, які основані як на квазілінійних, так і суттєво нелінійних уявленнях про процеси, що протікають у коливних системах, в яких граничний цикл коливань аналізованого процесу вважається незмінним. Саме в рамках цих теоретичних уявлень довгий час і розвивалися багаточисельні технічні пропозиції автоколивних систем, в тому числі генератори гармонічних коливань, серед яких чисельну групу складають RC-генератори.

Класичним рішенням побудови низькочастотного генератора гармонічних коливань є індуктивно-ємнісні LC-генератори, проте останнім часом у низькочастотному діапазоні більшого поширення набули резистивно-ємнісні RC-генератори. Це зумовлено великими масогабаритами, нетехнологічністю, потребою використання феромагнітних матеріалів в індуктивних елементах LC-генераторах на низьких частотах, що приводить до зниження стабільності. Діапазони частот таких генераторів є відносно низькими. Цих недоліків позбавлені RC-генератори, що мають достатньо широкий діапазон частот, нестабільність частоти яких переважно не перевищує 1%. Шляхом зміни параметрів частотнозалежної ланки можна добитись зміни частоти в широких межах.

По мірі розвитку та удосконалення елементної бази (від лампової техніки та напівпровідників, а потім мікроелектроніки) були запропоновані різноманітні схемотехнічні рішення, які використовували нові можливості цих елементів, але залишався незмінним сам принцип стабілізації граничного циклу в генераторах, що грунтується на використанні нелінійних властивостей елементів різної фізичної природи. Стабільність амплітуди таких генераторів знаходиться в межах (1÷3)% при коефіцієнті нелінійних спотворень на рівні (0,5÷2) %. При цьому природні обмеження, які присутні у традиційних методах стабілізації амплітуди не дозволяють одночасно відповідати високим вимогам стабільності амплітуди і малому рівню нелінійних спотворень.

Разом з тим існують численні задачі, які вимагають наявності джерел гармонічних сигналів з стабільністю амплітуди (0,01÷0,1) % при рівні нелінійних спотворень (0,005÷0,05) %. Такі джерела потрібні при спектральних методах досліджень прецизійних радіоелементів, а також при перевірці і калібровці цифрових вимірювальних приладів. Поряд з високими вимогами до статичних параметрів виникають додаткові вимоги до динамічних характеристик генераторів, оскільки час перехідних процесів при програмному переналагодженні вихідного сигналу визначається продуктивністю інформаційно-вимірювальних систем в цілому.

Протиріччя, що виникли між вимогами практики і обмеженнями можливостями застосованих принципів генерування сигналів, було вирішено шляхом побудови генераторів з системами автоматичної стабілізації амплітуди і частоти вихідного сигналу. Використання ідей теорії автоматичного керування дозволило суттєво покращити метрологічні характеристики генераторів і разом з тим вирішувати нові нетрадиційні для цієї області задачі.