Одновибратор на операционном усилителе

Цель работы – исследовать принцип работы и свойства одновибратора на основе операционного усилителя (ОУ), определить влияние параметров компонентов схемы на параметры одновибратора.

 

Описание исследуемой схемы

 

В лабораторную установку входят: универсальный лабораторный стенд «ИМПУЛЬС - М», генератор импульсов Г5-54, осциллограф С1-55.

Исследуемый одновибратор построен на основе операционного усилителя ДА1 типа LM 224 (рис.2.2). Операционный усилитель охвачен резистивной ПОС (R4, R3, R2) и резистивно-емкостной ООС (R5, R6, C2, C3). Запаздывающая ООС является времязадающей цепью одновибратора. Диод VD2 обеспечивает заторможенное состояние схемы, в котором ОУ находится в режиме отрицательного ограничения. Входные импульсы поступают на ОУ через деференцирующую цепь R1, C1 и диод VD1. В схеме используется ОУ с однополярным питанием 5В. Для правильной его работы нужна виртуальная земля, которая получается применением делителя напряжения на резисторах R11, R12.

 

Рисунок 2.2

 

 

Домашнее задание

 

1. Изучить работу одновибратора на основе ОУ (В.И. Зубчук, В.П. Сигорский, А.Н. Шкуро «Справочник по цифровой схемотехнике», 1990; В.М. Рябенький, В.Я. Жуйков, В.Д. Гулий «Цифрова схемотехніка», 2009).

2. Определить длительность выходного импульса одновибратора для четырех значений постоянной времени (переключатели П1 и П3) цепи запаздывающей ООС.

3. Определить наибольшее время восстановления одновибратора.

 

 

Рабочее задание

1. Установить лабораторный стенд «ИМПУЛЬС - М» в режим «ЛАБ2» с помощью переключателя лабораторных работ, который находится на задней панели стенда.

2. Включить кнопку «СЕТЬ»

3. Определить амплитуду U_1m и длительность t_вх входного импульса положительной полярности, обеспечивающего устойчивый запуск одновибратора с частотой 1 кГц. Результаты свести в таблицу 2.1.

4. Снять и построить временные диаграммы работы одновибратора (гнезда КТ1, КТ2, КТ3, КТ4) для входного импульса минимальной длительности.

 

Таблица 2.1

U1m, В
tвх , мкс

 

Примечание: при работе необходимо использовать внешнюю синхронизацию осциллографа.

5. По временным диаграммам определить параметры выходного импульса U⁰₂ , U¹₂ , t¹⁰_ф , t⁰¹_ф , t_и .

6. Определить длительности выходного импульса одновибратора для возможных комбинаций времязадающей цепи. Полученные результаты сравнить с расчетными.

7. Исследовать влияние коэффициента передачи цепи ПОС (переключатель П2) на длительность выходного импульса при максимальной τ = RC цепи ООС.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2

П1	П2	П3	tи, мкс
отк.	отк.	отк.
отк.	отк.	вкл.
отк.	вкл.	отк.
отк.	вкл.	вкл.
вкл.	отк.	отк.
вкл.	отк.	вкл.
вкл.	вкл.	отк.
вкл.	вкл.	вкл.

 

 

Выводы

 

Контрольные вопросы

1. Объясните зависимость длительности импульса от сопротивления и емкости в цепи ООС.

2. Как можно схематически уменьшить время восстановления одновибратора?

3. Объясните влияние коэффициента передачи цепи ПОС на длительность выходного импульса.

4. От чего зависят длительности фронтов t¹⁰_ф , t⁰¹_ф выходного импульса?

 

ОДНОВИБРАТОР НА ОСНОВЕ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

 

Цель работы – исследовать принцип работы и свойства одновибратора на основе логических схем (ИС) типа И-НЕ, определить зависимость параметров одновибратора от компонентов схемы.

 

 

Описание исследуемой схемы

Исследуемый одновибратор построен на основе логических ИС DD1 (рис.2.3) типа CD4011, реализующих логическую функцию И-НЕ. Для запуска на схему следует подать короткий положительный импульс. После вентиля DD1.3, выполняющего функцию инвертора, импульс поступает на запуск одновибратора, построенного на вентилях DD1.1, DD1.2. Вентили DD1.1, DD1.2 замкнуты емкостной (С4, С5) и непосредственной связями в контур, в котором действует ПОС. Временные параметры одновибратора определяются RC цепью из R7, R8, C4, C5, коммутируемых переключателями П4 и П5.

 

Рисунок 2.3

 

 

Домашнее задание

 

1. Изучить работу одновибратора на основе логических ИС (В.И. Зубчук, В.П. Сигорский, А.Н. Шкуро «Справочник по цифровой схемотехнике», 1990; В.М. Рябенький, В.Я. Жуйков, В.Д. Гулий «Цифрова схемотехніка», 2009).

2.Определить длительность выходного импульса одновибратора для четырех значений постоянной времени (переключатели П4 и П5) цепи ПОС. При этом подать

U_вх = 5 В.

 

Рабочее задание

1.Снять и построить временные диаграммы работы (гнезда КТ5, КТ6, КТ7). Для этого на вход необходимо подать положительный импульс с амплитудой U_1m =2,8…4В, длительностью t_вх =1 мкс и частотой 1 кГц. Использовать внешнюю синхронизацию.

2. По временным диаграммам выходных импульсов определить параметры U⁰₂ , U¹₂ , t¹⁰_ф , t⁰¹_ф , t_и (таблица 2.3).

3. Определить длительности выходных импульсов одновибратора для возможных комбинаций времязадающей цепи (таблица 2.4). Полученные результаты сравнить с расчетными.

 

Таблица 2.3

U^02	U^12	t^10ф	t^01ф	tи

 

 

Таблица 2.4

П4	П5	tи, мкс

 

 

Выводы

 

 

Контрольные вопросы

1.Чем ограничено сопротивление R7?

2.Объясните процессы регенеративного переключения состояний одновибратора.

3.Чем объясняется скол вершины импульса на выходе вентиля DD1.2?

4.Как длительность выходного импульса зависит от температуры окружающей среды?