Лабораторная работа №7

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Биотехнических Систем

отчет

по лабораторной работе №7

по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника»

Тема: Изучение схем генераторов треугольных и прямоугольных сигналов.

Студентки гр. 1502 _____________________ Ибатуллина А. А.

_____________________ Титова В. Д.

Преподаватель _____________________ Корнеева И. П.

Санкт-Петербург

2023 г.

Цель работы: Изучение схем генераторов треугольных и прямоугольных сигналов.

Приборы и материалы: NI ELVIS Bode Analyzer, макетная плата NI ELVIS, резисторы, транзисторы, ОУ.

Обработка результатов.

I). Релаксационный генератор.

• Произведем теоретические расчеты номиналов компонентов.

F_ген=3*2 кГц=6 кГц.

T_ген= = = 0,17 мс.

C₁=0,1 мкФ.

T_ген=2,2* R₁* C₁=> R₁= = = 773 Ом.

τ= R₁* C₁=773*0,1*10^-6=0,077 мс.

Соберем в схему простого релаксационного генератора в Micro-Cap 12:

Рис. 1 – Схема простого релаксационного генератора в Micro-Cap 12.

В режиме анализа переходных процессов снимаем сигналы с конденсатора (точка сар), представляющие собой искажённый треугольный сигнал, и с выхода генератора (точка out), где наблюдаем меандр со скважностью 2:

Рис. 2 – Анализ переходных процессов схемы простого релаксационного генератора в Micro-Cap 12.

Таким образом, T_ген=0,19 мс, F_ген=5,26 кГц, τ=0,091 мс.

При практическом моделировании схемы на установке NI ELVIS были использованы компоненты со следующими номиналами: R₁=765 Ом, R₂=10,1 кОм, R₃=10,1 кОм, C₁=0,1 мкФ. Частота генерации F_ген=5,32 кГц.

Рис. 3 – Практический анализ схемы во временной области.

II). Генератор с переменной скважностью.

• Далее собираем схему с переменной скважностью, добавляем пару диодов IN4148. Меняя соотношение резисторов R₁ и R₄, задаем скважность близкую к единице (длительность импульсов примерно 90% от периода).

Рис. 4 – Схема генератора с переменной скважностью в Micro-Cap 12.

Рис. 5 – Анализ переходных процессов схемы генератора с переменной скважностью в Micro-Cap 12 (90% от периода).

Таким образом, T_ген=11,33 мс, F_ген=88 Гц, τ=10,40 мс.

При практическом моделировании схемы на установке NI ELVIS были использованы компоненты со следующими номиналами: R₁=9,2 кОм, R₂=10,1 кОм, R₃=10,1 кОм, R₄=765 Ом, C₁=1 мкФ. Частота генерации F_ген=86,42 Гц.

Рис. 6 – Практический анализ схемы во временной области.

• Теперь меняем отношение резисторов в обратную сторону и также проводим анализ переходных процессов:

Рис. 7 – Анализ переходных процессов схемы генератора с переменной скважностью в Micro-Cap 12 (10% от периода).

Таким образом, T_ген=11,33 мс, F_ген=88 Гц, τ=0,93 мс.

При практическом моделировании схемы на установке NI ELVIS были частота генерации F_ген=87,98 Гц.

Рис. 8 – Практический анализ схемы во временной области.

III). Генератор треугольных сигналов.

Теперь соберем схему простого генератора треугольных сигналов на двух операционных усилителях.

Произведем расчет номиналов компонентов схемы:

T_ген= = = 0,17 мс.

C₁=100 нФ.

T_ген= => R₁=425 Ом.

Рис. 9 – Схема генератора треугольных сигналов в среде Micro-Cap 12.

Далее проведем анализ переходных процессов:

Рис. 9 – Анализ переходных процессов схемы генератора генератора треугольных импульсов в Micro-Cap 12.

Таким образом, T_ген=0,37 мс, F_ген=2702 Гц.

При практическом моделировании схемы на установке NI ELVIS были использованы компоненты со следующими номиналами: R₁=420 Ом, R₂=10,1 кОм, R₃=10,1 кОм, C₁=100 нФ. Частота генерации F_ген=2669 Гц.

Рис. 10 – Практический анализ схемы во временной области.

Вывод. В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы схемы генераторов прямоугольных и треугольных сигналов.

Сначала была собрана схема простого релаксационного генератора на основе рассчитанных значений. Теоретическое значение частоты генерации сигнала примерно совпало с полученным на практике. При этом форма сигнала оказалась неидеальной и лишь приближенно напоминала треугольник.

Также была собрана схема с переменной скважностью (90% и 10% от периода генерации). Теоретически полученные значения также совпали с практическими.

При сборке схемы схемы генератора треугольных сигналов были получены графики, которые уже были близки к идеальной форме треугольника.