Экспериментальная часть Задание

Снять передаточную характеристику и временные диаграммы работы двухпороговго компаратора. Определить пороговые напряжения.

Экспериментально определить период колебаний мультивибратора и сравнить его с расчётным значением.

Снять графики зависимости скважности и частоты широтно-импульсного модулятора от управляющего напряжения.

Порядок выполнения экспериментов

• Соберите цепь двухпорогового компаратора (рис. 313.1 и 3.13.4). Резистор 1 кОм и диод на входе компаратора служат для исключения подачи отрицательного напряжения на вход.

• Включите блок генераторов напряжений и осциллограф. Установите на выходе генератора напряжений специальной формы треугольное напряжение максимальной амплитуды частотой, например, 1 кГц.

• Получите на осциллографе примерно 1 период входного и выходного напряжений и перерисуйте осциллограмму на рис. 3.13.7а.

• Включите режим Х-Yосциллографа и перерисуйте передаточную характеристику компаратора на рис. 3.13.7б. Укажите масштабы по осям и определите пороговые напряжения компаратораU₁иU₂.

• Соберите цепь автоколебательного мультивибратора (рис. 3.13.2 и 3.13.5).

• Настройте осциллограф и перерисуйте кривые напряжений на конденсаторе и на выходе схемы (рис. 3.13.8).

• Определите по осциллограмме период колебаний (Т_{эксперим})и сравните его с рассчитанным значением (Т_расч).

• Измените цепь для получения широтно-импульсного модулятора (рис. 3.13.3 и 3.13.6). Диод в цепи управления установлен для исключения подачи отрицательного напряжения на вход.

• Включите блок генераторов напряжения и настройте осциллограф.

• Изменяя напряжение в цепи согласно табл. 3.13.1 измеряйте с помощью осциллографа длительности импульса, паузы и периода и записывайте значения в таблицу.

• Рассчитайте частоту, скважность, и на рис. 3.13.9 постройте графики U_у) иf(U_у).

Таблица 3.13.1

Uупр, В	Tи, мс	Tп, мс	T мс	f, кГц	, мс
2
3
4
6
8
10
11
12
13

Рис. 3.13.4

Рис. 3.13.5

Рис. 3.13.6

Рис. 3.13.7

Рис. 3.13.8

Рис. 3.13.9

14. Исследование аналогового таймера на интегральной микросхеме в автоколебательном и ждущем режимах Общие сведения

Таймераминазывают устройства для точного задания временных интервалов. По количеству областей применения они могут конкурировать с компараторами, триггерами и даже с операционными усилителями. В данной работе используется аналоговый таймер на интегральной микросхемеNE555. Его типовая схема включения для ждущего режима вместе с функциональной внутренней схемой и представлена на рис.3.14.1а.

Рис.3.14.1

Основой таймера является двухпороговый компаратор и триггер. Один из входов каждого компаратора подключён к делителю напряжения из трёх одинаковых резисторов R. Два пороговых напряжения компаратора составляют 2U_пит/3 иU_пит/3. Триггер управляет двухтактным выходным каскадом на транзисторахVT1иVT2. Кроме того, инверсный вход триггера управляет разрядным ключом на транзистореVT3.Триггер имеет вход «Сброс». При наличии на входе «Сброс» сигнала низкого уровня, на выходе таймера устанавливается также низкий уровень независимо от сигнала на входах триггера (таймер заблокирован). Пороговое напряжение компаратораКмп₂может быть изменено подачей на него опорного напряжения от внешнего источника. Обычно к этому входу подключают конденсатор, сглаживающий помехи, приходящие по цепи источника питания.

В режиме ожидания на вход «Пуск» подаётся сигнал высокого уровня больше U_пит/3 (рис.3.14.б). Триггер находится в состоянииQ= 0,. При этом транзисторыVT2 иVT3 открыты, напряжение на выходе таймера близко к нулю и времязадающий конденсаторС_tразряжен. При кратковременном уменьшении входного сигналаU_ВХна выходе компаратораКмп₂кратковременно устанавливается логический 0, триггер переключается в состояниеQ= 1,, транзисторыVT2 иVT3 закрываются, транзисторVT1 открывается, и конденсатор начинает заряжаться. Когда напряжение на нём достигнет значения 2U_пит/3 компараторКмп₁переключится и переведёт триггер в исходное состояние. КонденсаторС_tпочти мгновенно разрядится через транзисторVT3.

Длительность выходного импульса напряжения определяется выражением

Запускающие импульсы в данной работе получаются от генератора прямоугольного однополярного напряжения с помощью цепочки, изображенной на рис. 3.14.2.

Схема автоколебательного мультивибратораи временные диаграммы его работы приведены на рис.3.14.3. Триггер переключается всякий раз, когда напряжение на конденсаторе достигает одного из порогов переключения двухпорогового компаратора.

Рис. 3.14.3

Заряд конденсатора происходит через сопротивления R₁иR_t, соединённые последовательно, а разряд – через сопротивлениеR_t и транзисторVT3. Поэтому длительность импульса в этой схеме всегда больше длительности паузы. Они определяются соответственно из выражений:

Причём, сопротивление R₁нельзя выбирать слишком маленьким, чтобы не перегрузить открытый во время паузы транзистор VT3. Коэффициент заполнения (скважность выходных импульсов) в этой схеме

 = t_и/(t_и=t_п)0,5.