![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
3. Схема электрическая принципиальная
На основе электрической функциональной схемы разрабатываем схему электрическую принципиальную (см. приложение ФИРЭ.ИИТ.606877.Э1).
Принципиальная схема определяет полный состав электрических элементов изделия и связей между ними и, как правило, дает детальное представление о принципах работы изделия. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрических процессов, все электрические связи между ними и электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи.
Принципиальная схема служит основанием для разработки других конструкторских документов, в первую очередь схем соединений и электромонтажных чертежей. Ею также пользуются при изучении принципов работы изделия, при его изготовлении, наладке, контроле и ремонте.
Приложением к принципиальной схеме является перечень элементов, в котором перечислены все элементы, участвующие в работе и отображенные в схеме. Также указаны их номинальные значения.
С приходом положительного запускающего импульса с амплитудой Uвх, превышающей абсолютное значение отрицательного напряжение на неинвертирующем входе, напряжение на выходе начинает возрастать. С выходом транзисторов ИМС из насыщения это нарастание за счет положительной обратной связи протекает лавинообразно, так что спустя небольшое время Uвых оказывается равным Е+нас. После этого начинается зарядка конденсатора С1 через резистор R1. Когда напряжение на нем окажется чуть больше Uпос, происходит новое переключение схемы к уровню Uвых=Е–нас. После этого конденсатор разряжается и схема возвращается в исходное состояние, в котором пребывает до поступления запускающего импульса.
Принцип работы генераторов на базе операционных усилителей основан на использовании процессов заряда – разряда (релаксаций) конденсаторов RC – цепей. При этом заданное время релаксаций реализуется как параметрами самой RC - цепи , так и величиной порогового напряжения срабатывания , устанавливаемого на одном из входов операционного усилителя. Операционный усилитель в данном случае используется в режиме компаратора.
3.1. Обоснование выбора схемы.
Итак, мультивибратор – это релаксационный генератор, вырабатывающий импульсы почти прямоугольной формы. При выборе схемы реализации данного устройства мы будем стараться найти оптимальный вариант между простотой, низкой стоимостью и исходными данными задания.
В
нашем случае требуется получить
генерируемые импульсы большой скважности
,
следовательно, цепь заряда конденсатора
должна отличаться от цепи разряда.
Выберем схему мультивибратора на ОУ.
В данном случае положительная обратная связь обеспечивается делителем напряжения на резисторах R3, R4.
В
момент t=0
(рис.2) включается источник питания ИОУ.
При этом начинает возрастать
,
а следовательно, и напряжение, снимаемое
с делителяR3,
R4
и поданное на вход
,
что вызывает дальнейшее увеличение
выходного напряжения
,
т.е. происходит лавинообразный процесс,
в результате которого
скачкообразно возрастает до значения
(это первое состояние квазиравновесия),
а
-
до значения
,
где
|
|
|
Напряжение
при этом практически не изменяется и
равно нулю.
С
увеличением t
за счет заряда конденсатора через
резистор
увеличивается напряжение
по экспоненциальному закону до значения
Е.
В
момент времени
.
При этом
уменьшается
лавинообразно, меняя полярность на
противоположную. В результате окончания
этого лавинообразного процесса
,
а
.
Конденсатор
начинает разряжаться через резистор
и стремится перезарядиться до напряжения
.
В
момент, когда при перезагрузке конденсатора
напряжение
достигает значения
,
вновь возникает регенеративный процесс,
завершающийся переключением схемы во
второе состояние квазиравновесия.
Таким образом, периодически происходит переход из одного состояния квазиравновесия в другое.
Первый
импульс имеет меньшую длительность
,
т.к он формулируется при зарядке
конденсатора от нуля до
,
и определяется по формуле:
,
где
Последующие импульсы определяются по формуле:
|
|
|
Период следования импульсов в нашем случае равен:
|
|
|
Где
и
-
сопротивления зарядного и разрядного
резисторов соответственно.
Синфазный
сигнал
мал и
,
а максимальный дифференциальный сигнал
.
При
выборе интегральной схемы операционного
усилителя (ИОУ) необходимо обратить
особое внимание на тот факт, что во
избежание выхода из строя ИОУ требуется
выполнение условия
,
следовательно,
,
где
-
допустимый дифференциальный сигнал.
Выбор
резисторов
и
с одной стороны должен обеспечивать
выполнение вышеуказанного условия для
,
а с другой стороны – обеспечивать
требуемую по заданию длительность
генерируемого импульса
по формуле (3).