Ім'я файлу: тобразний генератор.docx
Розширення: docx
Розмір: 175кб.
Дата: 14.12.2021
скачати
Пов'язані файли:
Зарадюк_Марія_11117_Стенфордський_експеримент.pptx



Завдання на виконання курсової роботи Розрахувати елементи схеми RC генератора на операційному підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом із наступними параметрами: Частота генератора f0 2,5 кГц Напруга живлення Uпіт. ±10 В
Введення

У цій роботі представлені опис схем, розрахункові методики RC генератора на операційному підсилювачі з подвійним T-подібним мостом. Відповідно до завдання розраховані необхідні параметри схеми. Було проведено моделювання схеми в середовищі Multisim, для цієї схеми амплітуда вхідного сигналу дорівнює 76,405 мВ, амплітуда вихідного сигналу дорівнює 8,566, частота генерації дорівнює 2,476 кГц ≈ 2,5кГц. RC генератори використовуються в основному в діапазоні низьких частот. Для отримання гармонійних коливань з малими спотвореннями використовують ланцюг негативного зворотного зв'язку та операційний підсилювач. Подвійний Т-подібний міст є фільтром, що загороджує, і в схемі генератора включається в ланцюг негативного зворотного зв'язку. Коливання виникають лише з квазирезонансной частоті, оскільки всіх частотах, крім квазирезонансной, переважає негативний зворотний зв'язок. RC-генератори знайшли застосування в радіоелектроніці, обчислювальній техніці та системах автоматичного управління.
Основна частина

ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ

У випадку зображена малюнку 1 функціональна схема RC генератора складається з чотирьох частин: підсилювача, джерела живлення, позитивного зворотного зв'язку та подвійного Т-подібного мосту.

Міст є режекторним фільтром. Він вмикається в ланцюг негативного зворотного зв'язку операційного підсилювача, що визначає коефіцієнт передачі підсилювача у діапазоні частот. В результаті цього підсилювач на всіх частотах, крім частоти генерації коливань, охоплений сильним негативним зворотним зв'язком.



ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ ПРИНЦИПІЙНОЇ

На малюнку 2 наведено принципову електричну схему RC генератора на операційному підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом


Рисунок 2 – Схема електрична важлива RC генератора на операційному

підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом.

Частота f0 генерації коливань визначається за такою формулою:



На частоті f0 фазовий зсув повинен дорівнювати нулю. Для виконання умови балансу фаз у RC-генераторі використовується операційний підсилювач неінвертуючому включенні.

Подвійний Т-подібний міст, що вмикається в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача по інвертуючому входу, являє собою два паралельно включених Т-подібних мостів, в одному з яких коливання запізнюються по фазі, а в іншому – випереджають , а в іншому – випереджають.

Один ланцюг є Т-подібним R-C-R-ланцюгом, який діє як фільтр пропускає низькі частоти. Другий ланцюг є Т-подібним C-RC-ланцюгом, який діє як фільтр, що пропускає високі частоти.

Разом ці ланцюги утворюють міст, який налаштовується на генерацію необхідної частоти. У принциповій схемі в діапазоні частот f<>f0 працює міст, що складається з С1С2R5.

Умова балансу амплітуд виконуватиметься лише для однієї частоти.

Це тим, що подвійний Т-образный міст не пропускає гармонійну складову із частотою f0.

Регулювання частоти коливань автогенератора здійснюють зміною чи опорів всіх резисторів, чи ємностей всіх конденсаторів подвійного Т-подібного мосту

Стабільність частоти коливань RC-генераторів переважно залежить від якості R та C елементів, ніж від структури частотно-виборчої ланцюга та характеристик підсилювача.

Позитивний ланцюг зворотного зв'язку на резисторах має постійний коефіцієнт передачі всіх частотах.

Коефіцієнт посилення підсилювача, достатній для виникнення генерації, у схемі встановлюється за допомогою змінного опору R2.
Принцип дії RC-генератора

У сучасній радіовимірювальній апаратурі звукового діапазону частот широко поширені генератори RC-типу. Таку назву ці генератори отримали тому, що в них відсутній коливальний контур, частота коливань, що генеруються визначається параметрами ланцюга зворотного зв'язку, що складається з конденсаторів та резисторів. Основними перевагами RC-генератора є простота схеми, надійність у роботі, зручність налаштування в широкому діапазоні частот та відсутність в схемах складних та громіздких деталей.

Досліджуваний у цій роботі RC генератор застосовується для генерації синусоїдальних коливань у діапазоні низьких та середніх частот. Блок-схема генератора представлено на рис. 1

Принцип роботи генератора полягає в наступному: нехай є підсилювач, вхід та вихід якого з'єднані ланцюгом зворотного зв'язку. На рис. 1 дана блок-схема підсилювача з зворотним зв'язком, де U – напруга на вході підсилювача зі зворотним зв'язком, U 1 - напруга на вході підсилювача без зворотного зв'язку, U 2 - вихідна напруга підсилювача, рівне вхідній напрузі ланцюга зворотного зв'язку, U 3 - напруга на виході ланцюга зворотного зв'язку


Операційний підсилювач посилює впливає на нього вхід напруга разів. На виході підсилювача створюється напруга , зсунуте по фазі щодо вхідної напруги на деякий кут . Частина цієї напруги , зсунуто відносно по фазі на деякий кут , прикладається до

входу підсилювача.

Умовою генератора схеми представленої на рис. 1.1, є рівність



З виразу (4.1) випливає дві умови збудження генератора: умова балансу амплітуд

1.2

Що вимагає від підсилювача повної компенсації втрат в ланцюзі зворотного зв'язку, та умова балансу фаз:

1.3

Тобто, умови збігу фаз напруг на вході підсилювача та вихід ланцюга позитивного зворотного зв'язку (ПОС). У схемі виникають незатухаючі коливання тієї частоти, на якій виконуються умови генерації (1.2), (1.3).

Залежно від структури використовуваної частотно залежної зворотного зв'язку розрізняють RC генератори: з мостом Вина, зі сходової потенційно – струмовий RC ланцюгом, з подвійним Т – мостом та інших. У цій роботі досліджується типу RC генератора з подвійним Т – мостом.
Принципова схема RC генератора з подвійним Т – подібним мостом представлена ​​на мал. 4.4.



Рисунок 4.4 – Принципова схема RC генератора з подвійним Т – подібним мостом

Як частотно залежний зворотний зв'язок у цьому генераторі використовується подвійний Т - образний міст R1, R2, R3, C1, C2, C3, що утворює негативний зворотний зв'язок. Позитивний зворотний зв'язок здійснюється через дільник напруги R4, R5.

T – образний міст R1, R2, C3 забезпечує негативний зворотний зв'язок на низьких частотах



оскільки у міру зростання частоти збільшується шунтуюча дія ємності C3. Інший T - образний міст С1, С2, R3 створює негативний зворотний зв'язок на високих

оскільки зі зниженням частоти зростає опір конденсатора С1, С2 та коефіцієнт передачі моста

зменшення (рис. 4.5). Подвійний Т – подібний міст розраховують таким чином, щоб у області генерованої частоти його коефіцієнт передачі наближався до нуля, а фазовий зсув 𝝍 дорівнював (см. рис. 4.5), на частотах



Рисунок 4.5 – Частотні характеристики подвійного Т – образного мосту

Найбільше ослаблення коливань частоти досягається за дотримання умов: R1 = R2 = R, R3/R , C1 = C2 = C, C3 = 2C.

В цьому випадку



На частоті ООС відсутня . Залишається тільки ПІС, що призводить до виникнення самозбудження на частоті

Наявність у ланцюзі ПОС пари двонаправлених діодів V1, V2 (див. рис. 4.4) забезпечує автоматичну установку необхідної глибини ПОС, тобто, автоматично забезпечує виконання умови балансу амплітуд (1.2). Будь-яка тенденція до загасання або наростання амплітуди коливань на виході з нелінійного характеру опору діода викликає відповідне збільшення або ослаблення коефіцієнта посилення ОУ, необхідне підтримки сталості амплітуди генерованих коливань.

Умова самозбудження досягається зміною глибини

ПІС за допомогою потенціометра R4. Зауважимо, умова самозбудження то, можливо досягнуто і за відсутності ланцюга ПОС, тобто. при підключенні неінвертуючого входу ОУ до корпусу.

Справді як випливає з рис. 4.5, подвійний Т - подібний міст на частоті забезпечує фазовий зсув 180°, тобто. виконується умова балансу фаз, оскільки в підсилювачі, що інвертується, здійснюється фазовий зсув на 180 °.

Умову балансу амплітуд може бути здійснено запровадженням частотно – незалежної лінійної ООС у вигляді послідовного включення резистора R6 і двох різноспрямованих діодів V8, V9, як показано на рис.4.4 пунктиром. При цьому має виконуватись умова .

Давиденко О. П. Електроніка у вимірювальній техніці / О. П. Давиденко, І. В. Григоренко, Р. П. Мигущенко. – Харків : Підручник НТУ «ХПІ».– 2015. – 428 с.

2. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов. / И. П. Степаненко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 488 с.

3. Щука А .А. Электроника: учеб. пособ. / под ред. проф. А. С. Сигова. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 800 с.

4. Хоровиц П. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т.3. Пер. с англ. – 4-е изд. перераб и доп. / Хоровиц П., Хилл У. – М: Мир, 1993. – 367 с.

5. Москатов Е. А. Электронная техника / Е. А. Москатов. – Таганрог, 2004. – 121 с.

6. Попов Э.Г. Основы аналоговой техники. Учеб. пособие для студ. радиотехнических спец. – Мн.: БГУИР, 2006 – 276 с.

7. Гусев В. Г. Электроника и микропроцессорная техника : учеб. пособ. для вузов / В. Г. Гусев. – 3-е изд., переработано и доп. – М. : Высш. шк., 2005.

8. Лачин В. И. Электроника : учеб. пособ. 4-е изд. / В. И. Лачин, Н. С. Савелов. – Ростов н/Д: Феникс, 2004.

9. Кардашев Г. А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств / Г. А. Кардашев. - М. : Горячая линия - Телеком, 2002.
ВИСНОВКИ

У цій роботі представлені опис схем, розрахункові методики RC генератора на операційному підсилювачі з подвійним T-подібним мостом. Відповідно до завдання розраховані необхідні параметри схеми. Було RC генератори використовуються в основному в діапазоні низьких частот. Для отримання гармонійних коливань з малими спотвореннями використовують ланцюг негативного зворотного зв'язку та операційний підсилювач. Подвійний Т-подібний міст є фільтром, що загороджує, і в схемі генератора включається в ланцюг негативного зворотного зв'язку. Коливання виникають лише з квазирезонансной частоті, оскільки всіх частотах, крім квазирезонансной, переважає негативний зворотний зв'язок. RC-генератори знайшли застосування в радіоелектроніці, обчислювальній техніці та системах автоматичного управління.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас