Разработка генератора пилообразных колебаний

В XXI веке практически любое современное устройство предполагает в себе наличие такого функционального элемента как генератор гармонических или каких-либо других колебаний. Кроме очевидных случаев автономных генераторов (а именно генераторы синусоидальных сигналов, импульсные генераторы) источник регулярных колебаний необходим в любом периодически действующем измерительном приборе, в устройствах, инициирующих измерения или технологические процессы, и вообще в любом приборе, работа которого связана с периодическими состояниями или периодическими колебаниями.

Сигналы специальной формы можно формировать двумя способами: дискретным и аналоговым. Аналоговый способ формирования различных сигналов значительно проще дискретного. Этот способ применяется в основном при формировании сигналов треугольного и трапециидального вида. Сигналы данного типа получили наибольшее распространение.

Генераторы специальных сигналов используются в различных целях, в основном при настройке или использовании какой-либо высокоточной аппаратуры, поэтому результатом решения этой задачи должна быть стабильная, высококачественная схема генератора заданного сигнала, которая могла бы быть собрана из указанных элементов, и работать без предварительной настройки.

При решении данной задачи использовались такие элементы схемы, как операционные усилители, которые из-за большого коэффициента усиления позволяют вводить глубокие отрицательные обратные связи, позволяющие достичь высокой точности и стабильности генератора.

Генератор пилообразного сигнала:

Рис.1.1. Временная диаграмма выходного напряжения генератора

) Линейный сигнал не синхронизован.

) Синусоидальный сигнал синхронизован.

Предусмотреть плавную регулировку:

1.

.

.

.

Ток нагрузки по выходу . Время обратного хода не более 100 мс.

2. Разработка структурной схемы

.1 Структурная схема

Рис. 2.1. Структурная схема генератора

Рассмотрим назначение отдельных функциональных блоков:

· БП - блок питания, предназначен для преобразования переменного входного напряжения в постоянное выходное;

· БР - блок регулировки, служит для регулирования максимальной амплитуды напряжения, а также напряжения смещения ;

· ГСК - генератор синусоидального напряжения;

· МВ - мультивибратор, необходим для формирования прямоугольных импульсов;

· сумматор1 и сумматор2 служат для суммирования сигналов;

· интегратор1 и интегратор2 служат для получения наклонных участков выходного сигнала генератора;

· БУК - блок управления ключами.

Благодаря БУК выполняется автоматическое включение/выключение установленных ключей.

Опишем назначение и работу функциональных элементов генератора, представленных на структурной схеме (рис. 2.2.):

Интервал t1:

Ключи SA1, и SA3 замкнуты. В момент времени t=0 подается напряжение на схему, после чего «сумматор1» и «интегратор1» создают необходимый наклон напряжения, который суммируется с постоянной составляющей и линейно изменяющимся напряжением, создаваемым при помощи МВ и «интегратор2», на «сумматор2».

Интервал t2:

Ключи SA1, SA2 и SA3 разомкнуты. На выходе наблюдается постоянное напряжение смещения .

Интервал t3:

Ключи SA1 и SA2 замкнуты. Выполняются действия аналогичные интервалу t2, но вместо линейно изменяющегося напряжения подается синхронизированный синусоидальный сигнал с ГСК.

Интервал t4:

Ключи SA1, SA2 и SA3 разомкнуты. Выполняется сброс всех используемых в схеме интеграторов.

• Расчёт инвертора
• Расчёт инвертирующего усилителя
• Расчёт мультивибратора
• Расчёт дифференциального усилителя
• Генератор синусоидального сигнала
• Расчет интегратора
• Разработка логического блока
• Разработка блока питания

Прочтите также:

Синтез устройства, производящего арифметическую операцию суммирования по модулю семь
Необходимо синтезировать устройство производящие арифметическую операцию суммирования по модулю семь двух чисел в двоичном коде. При выполнении данной операции для представления ка ...

Разработка системы нумерации абонентских линий
Прежде чем создавать системы связи со всем имеющимся оборудованием, необходимо произвести расчеты, опираясь на количество абонентов. Однако здесь нам уже необходимо рассматривать абонен ...

Термостат для теплых полов
В настоящее время в микропроцессорной технике выделился самостоятельный класс интегральных схем - микроконтроллеры, которые предназначены для встраивания в приборы различного назначения ...