Задача 1. Расчёт генератора гармонических колебаний.
Разработать схему генератора гармонических колебаний на операционном усилителе (КР140УД7 (μA741CD) – группа №1;КР140УД11 (LM318N8) – группа №2;КР140УД14 (LM308AM8) – группа №3;КР140УД18 (LF355BN) – группа №4), обеспечив действующее значение напряжения Uг и частоту fг. Описать принцип работы, осуществить моделирование работы схемы. Исходные данные приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Исходные данные к задаче 1
| Номер варианта | Uг, В | f г, кГц |
| 1 | 1 | 10 |
| 2 | 2 | 9,5 |
| 3 | 3 | 9 |
| 4 | 4 | 8,5 |
| 5 | 5 | 8 |
| 6 | 6 | 7,5 |
| 7 | 7 | 7 |
| 8 | 8 | 6,5 |
| 9 | 9 | 6 |
| 10 | 10 | 5,5 |
| 11 | 1 | 5 |
| 12 | 2 | 4,5 |
| 13 | 3 | 4 |
| 14 | 4 | 3,5 |
| 15 | 5 | 3 |
| 16 | 6 | 2,5 |
| 17 | 7 | 2 |
| 18 | 8 | 1,5 |
| 19 | 9 | 1,4 |
| 20 | 10 | 1,3 |
| 21 | 1 | 1,2 |
| 22 | 2 | 1,1 |
| 23 | 3 | 0,9 |
| 24 | 4 | 0,8 |
| 25 | 5 | 0,7 |
| 26 | 6 | 0,6 |
| 27 | 7 | 0,5 |
| 28 | 8 | 0,4 |
| 29 | 9 | 0,3 |
| 30 | 10 | 0,2 |
| 31 | 1 | 1 |
Пример решения задачи 1. Вариант 31
Схема генератора гармонического сигнала на операционном усилителе с мостом Вина в цепи обратной связи приведена на рисунке 4.1. Принцип ее работы описан в [2].
Рисунок 4.1 – Генератор гармонических колебаний на операционном усилителе с мостом Вина и цепи обратной связи
Частоту генерации определяют по формуле
ПриС = С1 = С2, R = R3 = R4 частота выходного напряжения
На неинве ртирующий вход ОУ поступает сигнал положительной обратной связи, а несколько меньший по амплитуде сигнал отрицательной обратной связи – на инвертирующий вход ОУ, состоящей из резисторов R1 и R2.
Для обеспечения нормальной работы автогенератора коэффициент усиления по напряжению усилителя должен иметь значение
Ku= (1+ R2/ R1)=1/b³ 3.
В реальном RC-генераторе обычно частота плавно перестраивается в пределах заданного диапазона, для чего используются сдвоенные переменные резисторы R3 и R4 или сдвоенный блок конденсаторов С1 и С2 с изменяемыми ёмкостями.
Принимаем R2 = R3 = R4= R =10 кОм.
ТогдаR1 = R2/ (3-1) =10∙103 /2 = 5 кОм.
С1 = С2=С=1 /(2∙π∙fг∙R)=1 /2∙3,14∙1000∙10∙103 = 15,9 нФ.
Принимаем из стандартного ряда (приложение В) С=16 нФ.
Модель генератора гармонических колебаний на ОУ КР140УД11 (LM318N8) в среде Multisim (файл «Генератор гармонических колебаний.ms11») приведена на рисунке 4.2. Для возбуждения колебаний в модели предусмотрен источник постоянного напряжения U1, подключаемый на короткое время ключом SB1. Незатухающие колебания возможны при Ku³ 3, следовательно, сопротивление R1³5 кОм. Примем R1 = 4,9 кОм.
Для обеспечения требуемого напряжения на выходе можно установить делитель напряжения:
Задаваясь сопротивлением Rd2=2 кОм и зная напряжение на выходе генератора без делителя Uг=9,56 В (рисунок 4.2), находим
Рисунок 4.2 – Модельгенератора гармонических колебаний на ОУ с осциллограммой выходного напряжения
Результаты моделирования: U1=0,966 В, f=0,993 кГц, что соответствует заданию.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 419.
