Работа № 10. Исследование генератора импульсов прямоугольной и треугольной форм

 

Цель работы: научить студентов рассчитывать генератор прямоугольных импульсов и пилообразного напряжения на идеализированном ОУ.

Из временн ы х диаграмм на рис. 44 видно, что в схеме мультивибратора формируется напряжение не только прямоугольной формы, но и близкое по форме к пилообразному. Времязадающая RC -цепочка интегрирует прямоугольные импульсы. Замена этой цепочки интегратором на основе ОУ дает возможность получить генератор, на одном выходе которого формируются прямоугольные, а на другом треугольные импульсы напряжения.

Рис. 81

Схема генератора для формирования двух видов импульсов показана на рис. 81. Она состоит из неинвертирующего триггера Шмитта, выполненного на ОУ DA1, и интегратора на основе ОУ DA2, который интегрирует постоянное напряжение с выхода триггера Шмита.

Когда выходное напряжение интегратора достигает порога срабатывания триггера Шмита, напряжение на выходе DA1 (U _вых1) скачком меняет знак. Напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания триггера Шмитта.

Частота формируемого напряжения задается RC -цепочкой и может изменяться в широких пределах. Амплитуда треугольного напряжения U _вых2 зависит только от уровня срабатывания триггера Шмитта (U _пор)

U _пор = U _{выхОУ max} R ₁/ R ₂,

где U _{выхОУ max} = Е _п – (1…2) В, можно определить из характеристики, полученной в работе № 1; Е _п – напряжение питания ОУ (рис. 2).

Период импульсов генератора равен удвоенному времени, необходимому для того, чтобы выходное напряжение интегратора изменилось от – U _пор до + U _пор, т. е.

.

Таким образом, частота сформированного напряжения не зависит от величины напряжения U _{выхОУ max}.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Выбрать сопротивление резисторов R1, R2, R3 в диапазоне 1…10 кОм. При этом должны выполняться условия: R ₁ < R ₂. Выбрать емкость конденсатора C, при условии, что C £ 0, 1 мкФ.

2. Получить у преподавателя значение частоты прямоугольного и треугольного напряжений генератора.

3. Рассчитать пороговое напряжение триггера Шмитта. U _{выхОУ max} определить из характеристики, полученной в работе № 1

4. Рассчитать период сопротивление резистораR3. Проверить результаты расчетов с помощью модели генератора (рис. 82). Пример результатов моделирования приведен на рис. 83.

5. Собрать схему генератора (рис. 81).

6. Включить питание стенда и зарисовать осциллограммы напряжений на входах и выходах DA1 и DA2: u _вх1(t), u _вых1(t), u _вых2(t). Отключить питание стенда.

 

Рис. 81

Рис. 82

 

Содержание отчета

 

1. Схема исследуемого генератора.

2. Результаты расчетов.

3. Осциллограммы напряжений на входах и выходах DA1 и DA2 – u _вх1(t), u _вых1(t), u _вых2(t).

 

Приложение 1