Генератор периодического напряжения сложной формы

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Изучить принцип работы устройства.

2. Исследовать работу устройства.

3. Сделать выводы о достоинствах и недостатках устройства.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Генераторы периодического напряжения сложной формы (ГПНСФ) весьма востребованы в современных устройствах электроники, поскольку позволяют моделировать поведение сложных нелинейных устройств, на входе которых присутствует синусоидальное напряжение. Таким устройством, например, является индуктивный датчик, преобразующий линейные перемещения в изменение амплитуды выходного напряжения. При этом выходное напряжение уже не будет синусоидальным, а будет содержать высокочастотные гармонические составляющие.

Для реализации ГПНСФ чаще всего применяют цифро-аналоговый способ; схема такого устройства показана на рис. 32.1.

Схема работает следующим образом. С генератора прямоугольных импульсов G на тактовый вход десятичного счетчика DD1 поступают импульсы с определенной тактовой частотой f_ТАКТ. Это приводит к поочередному появлению импульсов на выходах Q0…Q9 счетчика DD1. Эти импульсы поступают на аналоговый сумматор, собранный по классической схеме на операционном усилителе DA1, при этом каждый из 10-ти импульсов усиливается им с заданным коэффициентом усиления k_n, определяемым для n-го импульса по формуле:

Величины резисторов R_n рассчитываются исходя из заданной формы сигнала так, чтобы напряжения на выходе DA1 совпадали со значениями исходного сигнала в соответствующие моменты времени u(t_n). В результате на выходе DA1 присутствует сигнал ступенчатой формы, повторяющий исходный сигнал u(t).

На DA2 собран активный фильтр НЧ, подавляющий все высокочастотные составляющие ступенчатого сигнала. При правильном расчете величин R_ф1, R_ф2 и C_ф1, С_ф2 сигнал на выходе активного фильтра практически полностью повторяет исходный.

Достоинством такого фильтра является относительная простота его реализации, поскольку цифровое преобразование позволяет реализовать гармоническое воздействие с несколькими гармоническими составляющими. Однако, изменение основной частоты колебаний, равной fтакт/n, потребует пересчета RC-цепей активного фильтра НЧ, поэтому данная схемная реализация может быть использована только для фиксированной основной частоты колебаний.

 

Рис. 32.1 Схема ГПССФ

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему (рис. 31.1); снять и зарисовать осциллограммы ступенчатого сигнала (на выходе сумматора DA1) и выходного напряжения (на выходе фильтра НЧ DA2).

2. Объяснить работу десятичного счетчика и остальных блоков устройства.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Схема ГПССФ.

2. Осциллограммы сигнала ступенчатой формы и выходного сигнала.

3. Опиание работы устройства.

Рекомендуемое распределение работ по дисциплинам       кафедры
НАИМЕНОВАНИЯ    ДИСЦИПЛИН	НОМЕРА РАБОТ
Физические основы электроники	с 1 по 13
Элементная база аналоговой электроники	1, 2, 3, 5, 10, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 27, 28
Электроника	с 14 по 28
Электроника и схемотехника	1, 2, 3, 5, 10, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 27, 28
Лабораторно-практические работы из раздела 6 «Примеры электронных устройств» относятся к заданиям повышенной сложности и могут быть использованы для самостоятельной работы обучающихся.

 

СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………	3
1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА АНАЛОГОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ………..	4
Л.Р.№1 Исследование полупроводникового диода………….	4
Л.Р.№2 Исследование параметрического стабилизатора……	8
Л.Р.№3 Исследование биполярного транзистора…………………….	13
Л.Р.№4 Исследование схем смещения биполярного транзистора…..	17
Л.Р. №5 Исследование полевого транзистора………………….……..	23
Л.Р.№6 Исследование обедненного МОП-транзистора……………...	26
Л.Р.№7 Исследование обогащенного МОП-транзистора……………	30
Л.Р.№8 Работа полевого транзистора в режиме источника тока……	33
Л.Р.№9 Работа полевого транзистора в режиме электронно-
управляемого резистора………………………………………	35
2. ТРАНЗИСТОРНЫЕ УСИЛИТЕЛИ…………………………………	38
Л.Р.№10 Исследование усилителя с общим эмиттером…...................	38
Л.Р.№11 Исследование усилителя с общим коллектором…………	42
Л.Р.№12 Исследование усилителя на полевом транзисторе…………	45
Л.Р.№13 Исследование усилителя на МОП-транзисторе……………	48
Л.Р.№14 Исследование усилителя постоянного тока (УПТ)………...	51
Л.Р.№15 Исследование дифференциального усилителя……………..	55
Л.Р.№16 Исследование двухтактного усилителя мощности………	58
3. СХЕМЫ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ (ОУ)………….	62
Л.Р.№17 Усилительные схемы………………………………………	62
Л.Р.№18 Операционные схемы……….………………………………..	66
Л.Р.№19 Генератор синусоидального напряжения…………………..	70
Л.Р.№20 Активные фильтры………………………………..………….	74
Л.Р.№21 Умножитель напряжений……………………………………	76
Л.Р. №22 Специальные усилителные схемы……….…………………	79
4. ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ…………….	82
Л.Р.№23 Исследование сглаживающих фильтров……………………	82
Л.Р. №24 Транзисторные стабилизаторы напряжения……………….	87
5. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТОЙСТВА……………………………………..	91
Л.Р.№25 Исследование мультивибратора…………………………….	91
Л.Р.№26 Исследование триггера Шмитта…………………………….	94
Л.Р.№27 Исследование транзисторного регулятора мощности……..	97
Л.Р.№28 Исследование устройства с ШИ-управлением……………..	99
6. ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ………………………	103
Л.Р.№29 Устройство измерения коэффициента нелинейных
искажений (КНИ)…………………………………………….	103
Л.Р.№30 Генератор синусоидального напряжения инфранизкой
частоты (ИНЧ)………………………………………………..	106
Л.Р.№31 Устройство защиты от токовых перегрузок………………..	108
Л.Р.№32 Генератор периодического напряжения сложной формы…	110
Рекомендуемое распределение работ по дисциплинам кафедры……	113

 

Учебное издание

Воржев Владимир Борисович

Ананченко Людмила Николаевна

 

 

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА

 

 

Редактор _____________

Компьютерная обработка: ______________

________________________________________________________________

В печать __.__.20__.

Формат 60´84/16. Объем ___ усл. п. л.

Тираж __ экз. Заказ № ___. Цена свободная

________________________________________________________________

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. гагарина, 1