Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
электронных устройствах. Их широко применяют как в аналоговых, так и в импульсных устройствах электроники.
Рассмотрим интегратор на основе ОУ. Интегратор - электронная схема, выходной сигнал которой пропорционален интегралу от входного. На этой схеме конденсатор в цепи обратной связи ОУ подсоединен между суммирующим входом и выходом интегратора.
При воздействии постоянного входного напряжения напряжение на выходе интегратора является линейной функцией времени. Если входное напряжение действует неопределенно долгое время, выходное напряжение будет изменяться до тех пор, пока не достигнет величины напряжения насыщения ОУ. Это происходит потому, что по постоянному току интегратор является усилителем с разомкнутой петлей ОС.
Рис.10 Схема интегратора на основе операционного усилителя
Рис.11 Входные и выходные сигналы интегратора на основе операционного усилителя
4.7 Разработка и исследование компаратора на основе операционного усилителя
Компаратор является одним из важнейших элементов преобразовательной техники, в частности, аналого-цифровых преобразователей, систем предельного контроля и т.п.
Основная функция состоит в сравнении входного сигнала с эталонным (опорным). В компараторах состояние выходного сигнала изменяется при превышении входным сигналом порогового значения. Они могут выполняться на базе различных элементов в том числе и на операционных усилителях (ОУ). При этом усиление входного сигнала значительно лишь в близи порога, в основном работа ОУ происходит в области ограничения выходного напряжения (отрицательной или положительной).
Компаратор должен переключаться из одного состояния в другое с максимально возможной скоростью. Время срабатывания - время, необходимое для переключения компаратора из одного состояния в другое. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения показывает, насколько быстро измениться выходной сигнал в процессе переключения.
Если напряжение Ui, поступающее на вход компаратора, содержит помеху, то это приводит к ложным срабатываниям. Для их предотвращения применяют цепь положительной обратной связи, за счет которой часть выходного напряжения подается на не инвертирующий вход. Такой компаратор называется компаратор с гестерезисом, его принципиальная схема, разработанная в среде Multisim.
Рис.12 Схема компаратора на основе операционного усилителя
При введении в схему элементов положительной обратной связи (делитель на резисторах R1, R2) изменяется опорное напряжение. В результате компаратор будет переключаться из состояния с высоким уровнем выходного напряжения. Как только входное напряжение Ui превысит опорное напряжение V1, выходное напряжение компаратора начнет уменьшаться и через резистор R2 передаваться на не инвертирующий вход, стимулируя дальнейшее падение выходного напряжения. За счет положительной обратной связи этот процесс происходит лавинообразно, и компаратор быстро переключается в противоположное состояние.
5. Результаты курсового проекта
Результатом курсового проекта является функциональная схема устройства, которая формирует выходной сигнал в форме трапеции (рис.9).
Рис.13График работы функциональной схемы
Получены следующие значения:
период следования трапецеидальных импульсов, Т=22мс;
длительность переднего линейного участка сигнала, t1=2,022 мс;
длительность заднего линейного участка сигнала, t2=1.994 мс;
максимальное напряжение Umax=60B.
6. Результаты проведенной работы
Период следования трапецеобразных импульсов задается триггером 2, который управляется задающим генератором 1. Длительность переднего линейного участка сигнала (t1) задается одновибратором 4, который на это время подключает на ключ 5 ко входу генератора 7 необходимое постоянное положительное напряжение (+EОП). Одновибратор 4 управляется передним фронтом триггера 2. Задний фронт триггера 2 запускает триггер 6, который к входу интегратора 7 подает отрицательное напряжение, формируя задний спадающий линейный участок выходного сигнала.
Для того, чтобы нестабильность длительности интервалов положительного и отрицательного интегрирований не приводили к накоплению постоянного уровня на выходе интегратора, в конце каждого трапецеобразного импульса осуществляется фиксация нулевого (или близкого к нулю) уровня с помощью компаратора 8, который выдает импульс при пересечении спадающего участка трапецеобразного сигнала заданного (нулевого или близкого к нулевому) порога с этим импульсом, срабатывает по второму ходу триггер 6. Источник питания 9 вырабатывает необходимые напряжения для всех узлов схемы.
Заключение
В процессе выполнения данной работы я приобрел навыки проектирования различных электронных схем (используемых в вычислительной техники) в автоматизированной среде Multisim 10.
Был разработан формирователь импульсов трапецеидальной формы. В частности: Мультивибратор на биполярных транзисторах, Триггер на биполярных транзисторах, RC-фильтр, Одновибратор в интегральном исполнении, Ключ в интегральном исполнении, Триггер на логических элементах, Интегратор на основе ОУ, Компаратор на основе ОУ.
Список используемой литературы
1.Разевиг В. Д., Схемотехническое моделирование с помощью MicroCap 7, Горячая линия-Телеком, 2003г.
2.MicroCap 7,