Схемотехника
![]()
|
МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» ![]() Кафедра «Радиооборудование и Cхемотехника» Лабораторная работа №6 «Генератор прямоугольных импульсов» по дисциплине «Схемотехника» Выполнили: студенты гр. БИК2109 Креминский Д.Е. Барциц А.В. Москва, 2023 Цель работы: Изучение принципа работы генератора прямоугольных импульсов. Экспериментальный расчётПринципиальная 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 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. Выберем значение частоты генератора согласно варианту задания и подберем элементы в соответствии с рядом Е24 ![]() ![]() 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 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): ![]() Выберем значение частоты генератора согласно варианту задания и подберем элементы в соответствии с рядом Е24 ![]() 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): ![]() Выберем значение частоты генератора согласно варианту задания и подберем элементы в соответствии с рядом Е24 ![]() 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. Построим спектры выходных сигналов для каждой схемы для дальнейшего сравнения Спектры выходного сигнала мультивибратора на ЛЭ (см. рисунок ниже): ![]() Спектры выходного сигнала мультивибратора на ОУ (см. рисунок ниже): ![]() Спектры выходного сигнала мультивибратора на интегральном таймере (см. рисунок ниже): ![]() Таблица полученных результатов (см. таблицу ниже):
ВыводыПроведён анализ поставленной задачи. Необходимо было изучить принципы работы генератора прямоугольных импульсов. Получены практические навыки в проведении эксперимента и обработке его результатов. 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. Часть 2: необходимо было повторить пункты 1-5 для данной схемы. Сравнивая результаты работы двух схем, можно сделать выводы: 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. 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. Результаты экспериментального, предварительного, моделируемого расчётов, приведены в разделе 2. Заполнены таблицы зависимых величин: экспериментального расчёта. Были построены графики зависимостей для полученных данных.
|