Работа № 10. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ИМПУЛЬСОВ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ И ТРЕУГОЛЬНОЙ ФОРМ

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

Из временных 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}R₁/R₂,

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: R₁ < R₂. 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