Низкочастотный RC- генератор Выбор электрооборудования Задание на курсовую работу Биполярный транзистор Расчет автогенератора Расчёт электрических фильтров


Электроника примеры расчетов курсовых заданий

 Низкочастотный RC- генератор

Рис. 21. Низкочастотный RC- генератор

На рис. 21 представлена схема генератора RC-типа. Генератор применяется в диапазоне низких частот. Известно то, что генератор представляет собой усилитель, охваченный положительной обратной связью, т.е. должно быть выполнено два условия: условие фаз, они должны совпадать, и условие амплитуд, амплитуда напряжения обратной связи, передаваемая с выхода генератора на его вход, должна быть достаточной, чтобы генерация не затухла. Принцип положительной обратной связи осуществляют RC-цепи, называемые цепочками обратной связи. В схеме каждая из трех идентичных цепей сдвигает фазу сигнала приблизительно на 60 градусов; результирующий сдвиг фаз составляет тогда 180 градусов.

Базовым каскадом генератора является каскад усилителя с общим эмиттером, охваченный положительной обратной связью.

LC- генератор

Рис. 22. Схема LC-генератора

 В качестве нагрузки в этой схеме использован колебательный LC- контур, с которого снимается переменный гармонический сигнал. В базовую цепь генератора включена катушка обратной связи, поворот фазы выходного сигнала осуществляется соответствующим включением начала и конца. Элементы C1,R1,C2,R2,L2 являются элементами усилителя с общим эмиттером.

Рис. 23. Осциллограмма LC-генератора

 При включении источника питания в коллекторной цепи транзистора возникает ток коллектора, который заряжает конденсатор C4 колебательного контура. После заряда он разряжается на L3, в результате в LC контуре возникают свободные колебания с частотой f=1/(2*3.14* L3*C4), которые индуцируют в катушке обратной связи L1 переменное напряжение с той же частотой, что и свободные колебания в контуре. Это напряжение вызывает пульсацию тока коллектора. Переменная составляющая этого тока восполняет потери энергии в контуре, создавая в нем усиленное транзистором переменное напряжение. Повышение напряжения на контуре приводит к новому нарастанию напряжения на катушке обратной связи L1, которая в свою очередь вызовет нарастание  переменной составляющей коллекторного тока и т.д. Время установившегося режима t=2*T; где T- время заряда конденсатора; T=R*C. Незатухающие колебания в контуре установятся лишь в том случае, если будут выполнены два основных условия: условие фаз и условие амплитуд. В этом режиме обеспечивается восполнение потерь энергии в контуре. Практически фазовое условие удовлетворяется, если напряжение на коллекторе и базе будут сдвинуты на 180 градусов, а это достигается, как было уже сказано раньше, соответствующим включением концов катушки. Второе условие, условие баланса амплитуд, состоит в том, что для возникновения автоколебательного режима необходима положительная обратная связь, с выхода усилительного элемента на его вход, причем в контуре должны компенсироваться. Практически глубина положительной обратной связи должна быть такой, чтобы полностью восполнять потери энергии в контуре.  Помимо представленной в пособии схемы с трансформаторной связью широкое распространение получили схемы с емкостной обратной связью.

Ждущий мультивибратор (одновибратор)

Рис. 24. Ждущий мультивибратор

 

Ждущий мультивибратор имеет одно устойчивое состояние, при котором Т2 открыт, а Т1 закрыт. Транзистор Т2 открыт, так как iб2 > Iби; транзистор Т1 закрыт, так как uб1 = Iко*R1 + Uкн2 < Uпор. При действии запускающего импульса на выходе схемы формируется импульс положительной полярности длительностью tи. Для нормальной работы схемы необходимо обеспечить неравенство 

 Тзап ³ tи + tв,

где tв = 3*С1*RК1 – время восстановления схемы.

 В противном случае хронирующий конденсатор С1 не успевает зарядиться до Ек, что приведет к уменьшению длительности выходного импульса. С выхода одновибратора можем получать прямоугольные импульсы различной длительности. Переводится схема из одного устойчивого состояния в другое с помощью запускающего импульса, таким образом, одновибратор имеет одно устойчивое состояние. При подаче напряжения питания на одновибратор, работающие в ключевом режиме отсечки транзисторы Q1 и Q2 приходят в состояние, при котором один находится в режиме отсечки, другой в режиме насыщения.

Запуск ждущего мультивибратора, то есть перевод его во второе состояние, легко осуществить путем кратковременного замыкания базы транзистора Q2 на землю. Его можно запустить также электрическим воздействием, подавая отрицательный импульс на базу транзистора Q2, поскольку при нарастающем перепаде напряжения на коллекторе транзистора Q1 скорость нарастания напряжения сдерживается конденсатором С1.

Применения ждущего мультивибратора включают формирование импульсов желаемой длительности и обеспечение регулируемой временной задержки между последовательными событиями. Хотя рассмотренная здесь и собранная из дискретных компонентов схема удобна для иллюстрации принципа работы ждущего мультивибратора, в практическом применении, как правило, предпочтительнее схемы в интегральном исполнении 

  Рис. 25. Осциллограмма ждущего мультивибратора

При подаче напряжения питания на ждущий модулятор (одновибратор), работающий в ключевом режиме отсечки – насыщения, транзисторы Q1 и Q2 приходят в состояние, при котором один находится в режиме отсечки, другой в режиме насыщения. Допустим, Q1 находится в режиме отсечки, а Q2 в режиме насыщения; в этом случае С1 заряжается до напряжения источника за время от 0 до t1. В момент времени t1 на вход транзистора Q2 подается с цепочки запуска RC короткий отрицательный импульс, который мгновенно запирает Q2, переводя его в режим отсечки. Заряженный конденсатор С1 в этот момент начинает разряжаться через открывшийся падением напряжения на R1 транзистор Q1. Конденсатор С1, полностью разрядившись, стремится перезарядиться до напряжения источника и т.д.

Для всех приведённых ниже схем и для схем на таймере КР1006ВИ1 (NE555) разработать модели в Multisim. Изучить согласно заданию влияние величин номиналов элементов схем на параметры выходного сигнала. Изменить величины номиналов времязадающих элементов схем для получения выходных сигналов с заданными параметрами (частота, скважность, длительность импульса) согласно заданию полученного от преподавателя. Сохранить в графический файл осциллограммы с виртуальных осциллографов выходных сигналов и для управляемых схем входных сигналов.

2.1 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОУ СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ АМПЛИТУДЫ ВЫХОДНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Схема, представленная на рисунке 15, реализована на основе схемы мультивибратора, рассмотренной выше (рисунок 2а). Для исследования различных подходов к изменению параметров генерируемого сигнала в схему введено несколько дополнений.

Рисунок 15 — Мультивибратор на ОУ со стабилизацией амплитуды выходных импульсов.

Произведите самостоятельный расчет периода колебаний, используя формулу (4) для обоих случаев, когда резисторы R1, R5 и R6 равны своим минимальным и максимальным значениям. При расчетах используйте номиналы резисторов, указанные на схеме. Измерьте частоту импульсов на выходе мультивибратора с помощью осциллографа или частотомера и сравните полученные и расчетные значения.

С помощью осциллографа снимите в одном масштабе временные диаграммы сигналов на инвертирующем, не инвертирующем входах ОУ и на выходе мультивибратора. Для синхронизации временных диаграмм друг относительно друга по времени используйте внешнюю синхронизацию осциллографа.

Пронаблюдайте, как изменятся временные диаграммы при изменении величины резистора R1. Проверьте, согласуются ли измеренные Вами значения порогового напряжения с его расчетной величиной (проведите соответствующие расчеты и наблюдения для R1 = 0 кОм, 5 кОм и 10 кОм).

Пронаблюдайте, как изменятся временные диаграммы при изменении резисторов R5 и R6. Рассчитайте, какова должна быть длительность импульсов при различных величинах любого из этих резисторов и проверьте как Ваши расчеты согласуются с экспериментально снятыми результатами (расчет и наблюдения проведите при R6 = 0 кОм, 10 кОм и 20 кОм, R5 = 0 кОм).

Двухкаскадный усилитель с RC-связью между каскадами

Представляемый в настоящем пособии материал является продолжением работы автора в проектировании и анализе базовых устройств электроники в среде продуктов National Instrument.

Усилитель с общим коллектором (ОК) или эмиттерный повторитель

 В электронных схемах находят широкое распространение генераторы пилообразного напряжения (ГПН).

Автогенератор прямоугольных импульсов


Расчет однофазного трансформатора