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:

Разработка усилительного устройства
Усилительные устройства находят применение в самых различных областях науки, техники и производства, являясь либо самостоятельными устройствами, либо частью сложных приборов и систем. ...

Разработка микропроцессорной системы
Целью данного курсового проекта является углубление знаний по аппаратным принципам построения устройств микропроцессорной техники и приобретение практических навыков по разработке микроп ...

Разработка схемы устройства Цифровой осциллограф с использованием микроконтроллеров
Целью данной курсовой работы является разработка схемы устройства - «Цифровой осциллограф» с использованием микроконтроллеров. Среди последних доминирующее положение занимают однок ...