ЛР2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: «Генераторы временных интервалов»

Студент гр.
Преподаватель

Санкт-Петербург

2024

Цель - исследовать простейшие и наиболее удобные для сборки схемы мультивибраторов и одновибраторов, построенных на логических элементах, резисторах и конденсаторах. Одновибраторы в лабораторной работе используются в качестве схем – детекторов фронта, среза или изменения входного логического уровня. Мультивибраторы используются для создания периодических прямоугольных импульсов звуковой частоты, управления схемой выбора частоты в двутональном генераторе звука. В качестве опциональной схемы студентам предлагается собрать простую модель «электрического пианино».

Рис. 1. Исследованная схема мультивибратора на инвертирующем триггере Шмитта

Рис. 2. Осциллограмма сигналов схемы мультивибратора на инвертирующем триггере Шмитта

Табл. 1. Теоретические (паспортные) и экспериментальные

параметры схемы

Параметр	Теоретическое значение	Экспериментальное значение
Пороговое напряжение Uпор1 В	0,9	1,2
Пороговое напряжение Uпор2 В	1,9	1,8
R1, Ом	100000
C1, нФ	0,0047
Длительность импульса tи, мс	329	153
Длительность паузы tп, мс	467	148
Период Т, мс	796	301

Значения параметров U_пор1, t_и, t_п, T не соответствуют теоретически рассчитанным. Это объясняется тем, что сопротивление резистора не соответствует заявленному. Так как при вариации сопротивления в большую сторону, а именно при R ~ 150 кОм, теоретические значения становятся схожими с экспериментальными.

Рис. 3. Исследованная схема детектирования среза сигнала мультивибратора

Рис. 4. Осциллограмма сигналов схемы детектирования среза сигнала мультивибратора

Расчетное значение длительности импульса на выходе схемы составляет:

t_и = -R*C*ln(U_пор/U_п) = 0,7* R*C = 0,7*100000*4700*10^-9 = 329 мс

Оно не соответствует измеренному значению t_и = 153 мс. Причина расхождения была описана ранее.

Рис. 5. Исследованная схема детектирования изменения сигнала мультивибратора

Рис. 6. Осциллограмма сигналов схемы изменения сигнала мультивибратора

Ожидаемый эффект удвоения частоты, сигнала, поступающего с мультивибратора, наблюдается вследствие того, что значение входного сигнала отличается от «старого» значения на выходе RC-цепи в течение времени импульса.

Рис. 7. Исследованная схема сирены (генератора двухтонального звукового сигнала)

	а)
	б)

Рис. 8. Осциллограмма сигналов схемы сирены (генератора двухтонального звукового сигнала): при переключении на выходную частоту сигнала U_вых2 (а), при переключении на выходную частоту U_вых1 (б)

Вывод: Лабораторная работа была посвящена изучению мультивибраторов и одновибраторов. Экспериментально исследовался мультивибратор, собранный на основе инвертирующего триггера Шмитта (микросхема 74HC14). Полученные осциллограммы позволили определить параметры схемы, которые существенно отличались от теоретических значений, рассчитанных по документации на микросхему. Предположительная причина расхождения – отклонение фактического сопротивления резистора 100 кОм от номинального значения.

Исследована схема детектирования среза сигнала мультивибратора и снята соответствующая осциллограмма сигнала. Были рассчитаны и сравнены значение длительности импульса t_и . Значения отличаются в более чем 2 раза. После сборки схемы детектирования изменения сигнала, была получена осциллограмма, отражающая ожидаемый эффект удвоения частоты сигнала. Собрана схема генератора двухтонального звукового сигнала. Для этой схемы были снята две осциллограммы сигналов, полученные при синхронизации по фронту и по срезу сигнала на входе S мультиплексора.