Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
выпрямителях нашли сглаживающие фильтры: L, LC, C и RC (рис.6). Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания (S), который показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации (, для фильтра L: , для LC-фильтра: ,
где -частота сигнала на выходе выпрямителя). На выходе фильтра напряжение оказывается хорошо сглаженным.
L-фильтр LC-фильтр С-фильр RC-фильтр
Рис.6 Схемы фильтров
4.4 Разработка и расчет одновибратора на основе операционного усилителя
Одновибратором называется генератор одиночных прямоугольных импульсов любой длины. Генератор имеет одно устойчивое состояние равновесия. Схема такого устройства (рис.6) может быть реализована путем затормаживания мультивибратора. В схеме автоколебания заторможены с помощью источника напряжения смещения V1. При этом в исходном состоянии на выходе операционного усилителя (ОУ) напряжение насыщения имеет отрицательную полярность. Т.к. при bо/bn<1 напряжение на инвертирующем входе V1(1-bо)-U_bo больше напряжения на инвертирующем входе U_bn, где bо=R1/(R1+R2)=1/(1+1)=1/2=0.5; bn=R3/(R3+R4)=10/11=0.909. При поступлении входного импульса положительной полярности от источника запуска V2, длительность которого меньше длительности выходного импульса, а амплитуда больше [U+bnR3/R4], на выходе одновибратора формируется напряжение положительной полярности U+. При этом конденсатор С будет перезаряжаться через резистор R2 от исходного напряжения V2(1-bо)-U_bо до напряжения U_bn, после чего на выходе ОУ вновь установится исходное напряжение U_. Длительность сформированного при этом импульса (рис.8) определяется выражением:
Т=boR2Cln{bo(U_+U+)/[boU++(1-bo)V1-bnU+ ]}.
Для рассматриваемого случая U_=U+=U и Т=2boR2Cln[1-bn/bo-(V1/U)(1-1/bo)].
Рис.7 Схема одновибратора
Рис 8. Входные и выходные сигналы одновибратора.
4.5 Разработка и исследование аналогового ключа на биполярном транзисторе
Транзисторный ключ является основным элементом устройств цифровой электроники и очень многих устройств силовой электроники. Параметры и характеристики транзисторного ключа в очень большой степени определяют свойства соответствующих схем.
В цифровой электронике и силовой электронике применяются цифровые ключи. Назначение таких ключей состоит в том, чтобы создать на выходе или напряжение, близкое к нулю (когда ключ открыт), или напряжение, близкое к напряжению питания (когда ключ закрыт, ток, потребляемый нагрузкой, подсоединенной к ключу, достаточно мал).
В информативной электронике используются также и ключи, имеющие другое назначение. Оно состоит в том, чтобы соединять или рассоединять источник входного, содержащего информацию аналогового сигнала и приемник этого сигнала. Такие ключи принято называть аналоговыми. Их также называют аналоговыми коммутаторами. При анализе транзисторных ключей рассматривают два режима - статический и динамический.
При статическом режиме анализируется закрытое и открытое состояние ключа. В закрытом состоянии ключа на его входе низкий уровень напряжения (сигнал логического нуля), при котором оба перехода смещены в обратном направлении (режим отсечки). В открытом состоянии ключа на его входе высокий уровень напряжения (сигнал логической единицы). При этом возможны два режима работы открытого транзистора: работа в линейной области выходной характеристики или в области насыщения.
В активной области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном. В области насыщения оба перехода транзистора смещены в прямом направлении и изменение тока базы не приводит к изменению коллекторного тока. Насыщение ключа достигается увеличением тока базы.
Взаимодействие ключей друг с другом осуществляется через элементы связи. Если уровень напряжения на выходе первого ключа высокий, то на входе другого ключа должен быть уровень, при котором второй ключ открывается и работает в заданном режиме, и, наоборот, если первый ключ открыт, то на входе второго ключа должен быть достаточно низкий уровень, при котором второй ключ закрыт. Цепь связи оказывает существенное влияние на переходные процессы, возникающие при переключении, и, следовательно, на быстродействие ключей. Простейшая схема такого транзисторного ключа, разработанного в среде Multisim10.
Рис.9 Схема аналогового ключа на биполярном транзисторе
4.6 Разработка и исследование интегратора на основе операционного усилителя
Операционный усилитель (ОУ) - это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на интегральной схеме и удовлетворяющий следующим требованиям к электрическим параметрам:
коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности;
входное сопротивление стремится к бесконечности;
выходное сопротивление стремится к нулю;
если входное напряжение стремится к нулю, то выходное напряжение также равно нулю;
бесконечная полоса усиливаемых частот стремится к бесконечности.
Операционный усилитель, как и любой другой усилитель, предназначен для усиления мощности входного сигнала. Название операционный он получил от аналогов на дискретных компонентах, выполнявших различные математические операции (суммирование, вычитание, логарифмирование и др.) в основном в аналоговых ЭВМ. В настоящее время операционным называют усилитель, выполненный в виде интегральной микросхемы. Операционные усилители в настоящее время используются в самых различных