Файл: Схемотехника.docx

Цель работы:

Изучение принципа работы генератора прямоугольных импульсов.

Экспериментальный расчёт

Принципиальная схема:

Генератор прямоугольных импульсов на ЛЭ (см. рисунок ниже):



Генератор прямоугольных импульсов на ОУ (см. рисунок ниже):



Подгруппа №7, требуемая частота генератора – 4000Гц.

Генератор прямоугольных импульсов на интегральном таймере (см. рисунок ниже):


Часть 1

1. 
   Исследуем влияние резисторов и конденсатора на частоту следования прямоугольных импульсов на выходе генератора
   

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):




График зависимости частоты генератора от емкости конденсатора С1 (см. рисунок ниже):


Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости частоты генератора от сопротивления резистора R1 (см. рисунок ниже):



Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости частоты генератора от сопротивления резистора R2 (см. рисунок ниже):



Бесконечно увеличивать или уменьшать частоту невозможно, так как происходят срывы сигнала, или возникают большие искажения.

2. 
   Выберем значение частоты генератора согласно варианту задания и подберем элементы в соответствии с рядом Е24
   

3. 
   Зафиксируем форму сигнала. Измерим его параметры (период, длительность импульса, длительность переднего и заднего фронтов)
   

Период = 104 мкс, u длительность импульса = 34.878 мкс, длительность переднего фронта = 68 нс, длительность заднего фронта = 32 нс.

Часть 2

1. 
   Исследуем влияние резисторов и конденсатора на частоту следования прямоугольных импульсов на выходе генератора
   

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):


График зависимости частоты генератора от емкости конденсатора С1 (см. рисунок ниже):



Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости частоты генератора от сопротивления резистора R3 (см. рисунок ниже):

2. 
   Выберем значение частоты генератора согласно варианту задания и подберем элементы в соответствии с рядом Е24
   

3. 
   Зафиксируем форму сигнала. Измерим его параметры (период, длительность импульса, длительность переднего и заднего фронтов)
   

Период = 352 мкс, длительность импульса = 72 мкс, длительность переднего фронта = 113 мкс, длительность заднего фронта = 113 мкс.
Часть 3

Исследуем влияние резисторов и конденсатора на частоту следования прямоугольных импульсов на выходе генератора:

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости частоты генератора от емкости конденсатора С1 (см. рисунок ниже):



Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости частоты генератора от сопротивления резистора R1 (см. рисунок ниже):

1. 
   Выберем значение частоты генератора согласно варианту задания и подберем элементы в соответствии с рядом Е24
   

2. 
   Зафиксируем форму сигнала. Измерим его параметры (период, длительность импульса, длительность переднего и заднего фронтов)
   

Период = 130 мкс, длительность импульса = 66 мкс, длительность переднего фронта = 37 нс, длительность заднего фронта = 22 нс.

4. 
   Построим спектры выходных сигналов для каждой схемы для дальнейшего сравнения
   

1. 
   Спектры выходного сигнала мультивибратора на ЛЭ (см. рисунок ниже):
   

2. 
   Спектры выходного сигнала мультивибратора на ОУ (см. рисунок ниже):
   

3. 
   Спектры выходного сигнала мультивибратора на интегральном таймере (см. рисунок ниже):
   

4. 
   Таблица полученных результатов (см. таблицу ниже):
   

	на ЛЭ	на ОУ	на интегральном таймере
Период сигнала, мкс	104	352	130
Длина импульса, мкс	34.878	72	66
Длина переднего фронта, нс	68	113*	37
Длина заднего фронта, нс	32	113*	22

Выводы

1. 
   Проведён анализ поставленной задачи. Необходимо было изучить принципы работы генератора прямоугольных импульсов. Получены практические навыки в проведении эксперимента и обработке его результатов.
   
2. 
   Часть 1: необходимо было произвести расчет элементов моста Вина, где выбрать конденсатор в пределах 500 пФ – 200 нФ (пользуясь номиналами ряда Е24) и резистор рассчитать таким образом, чтобы при выборе номиналов элементов из стандартного ряда Е24, точность соответствия частоты заданию была не хуже 1%, зафиксировать форму сигнала в режиме Transient, измерить амплитуду выходного напряжения генератора, получить спектр и оценить величину нелинейных искажений, изменяя сопротивление цепи ООС усилителя (в диапазоне +/- 200 % от исходного номинала) определить значение сопротивления, при котором происходит срыв колебаний (если он есть) и исследовать влияние сопротивления (т.е. коэффициента усиления) на время запуска колебаний генератора, исследовать влияние сопротивление цепи АРУ на амплитуду выходного сигнала генератора и его нелинейные искажения. Для исследования взять два значения резистора больше исходного и два – меньше (шаг изменения 5-10% номинала). Составить таблицы и построить графики зависимости амплитуды сигнала и его искажений от сопротивления.
   
3. 
   Часть 2: необходимо было повторить пункты 1-5 для данной схемы.
   
4. 
   Сравнивая результаты работы двух схем, можно сделать выводы:
   

1. 
   Плюсы схемы с параллельными диодами:
   

• 
  Более высокая стабильность частоты колебаний за счет того, что каждый диод работает на своей точке характеристики, а значит, не зависит от других диодов.
  
• 
  Более высокая мощность генерации за счет того, что каждый диод способен выдерживать большую мощность, чем в схеме с последовательными диодами.
  

Минусы схемы с параллельными диодами:

• 
  Более высокий уровень шума и искажений в генерируемом сигнале из-за того, что каждый диод работает на своей точке характеристики, а значит, может иметь различные нелинейности.
  
• 
  Более сложная настройка и регулировка генератора за счет того, что каждый диод должен быть подобран по параметрам.
  

2. 
   Плюсы схемы с последовательными диодами:
   

• 
  Более низкий уровень шума и искажений в генерируемом сигнале за счет того, что все диоды работают на одной точке характеристики, а значит, имеют одинаковые нелинейности.
  
• 
  Более простая настройка и регулировка генератора за счет того, что не требуется подбирать каждый диод по параметрам.
  

Минусы схемы с последовательными диодами:

• 
  Более низкая стабильность частоты колебаний за счет того, что все диоды работают на одной точке характеристики, а значит, зависят друг от друга.
  
• 
  Более низкая мощность генерации за счет того, что каждый диод должен выдерживать только часть общей мощности.
  

5. 
   Результаты экспериментального, предварительного, моделируемого расчётов, приведены в разделе 2.
   
6. 
   Заполнены таблицы зависимых величин: экспериментального расчёта.
   
7. 
   Были построены графики зависимостей для полученных данных.