A-5. Generatory impulsów prostokatnych, trójkatnych i sinusoidalnych

Transkrypt

1 A-5. Generatory impulsów prostokatnych, trójkatnych i sinusoidalnych Zakres ćwiczenia. Wytwarzanie napięcia zmieniającego się liniowo.. Paraboliczne przybliżenie sinusoidy.. Modelowanie równania obwodu drgającego. Generator przebiegu trójkątnego z regulacją amplitudy, nachylenia i składowej stałej. Przebieg liniowy można uzyskać przez scałkowanie przebiegu prostokątnego. Połączone w pętlę układ Schmitta i integrator tworzą układ samowzbudzony.. kład Schmitta formuje przebieg prostokątny z przebiegu o dowolnym kształcie. Wzmacniacz operacyjny w układzie jak na rysunku, przy nie podłączonym wejściu, znajduje się w nasyceniu i jest lub. Przejście do stanu przeciwnego następuje, gdy przez podanie zmieni się znak u P. W przypadku = wystąpi to przy = F, zaś dla przy = F. kład ma więc histerezę F ; jej wartość nie ulegnie zmianie, jeśli w celu przesunięcia poziomów przełączania stosuje się u N = 0. F F i p u N = 0 F F F t t

2 Generatory impulsów prostokatnych, trójkatnych i sinusoidalnych. Jeśli we wzmacniaczu odwracającym zastąpi się rezystor sprzężenia zwrotnego kondensatorem, to powstaje układ całkujący. Sfrag replacements = d, dt = Z dt. Dla stałej wartości = będzie = t..4 Przez połączenie obu układów w pętlę otrzymuje się generator: a) przebiegu liniowego o szybkości narastania i opadania /, amplitudzie / F i okresie drgań 4 / F, b) przebiegu prostokątnego o amplitudzie. F 4 F F.5 Model ćwiczeniowy zawiera dodatkowo układ standaryzacji amplitudy przebiegu prostokątnego z diodami Zenera ( ±5V ) oraz dla przebiegu trójkątnego: replacements a) regulację szybkości czasu narastania i opadania przez regulacje stałej czasowej integratora, oddzielnie dla biegunowości dodatniej i ujemnej, b) regulację amplitudy przez zmianę histerezy układu Schmitta, c) regulację składowej stałej przez przesunięcie poziomów przełaczenia za pomocą napięcia u N (składowa stała napięcia trójkątnego ustali się na poziomie przy którym wartość średnia przebiegu na wyjściu integratora będzie równa zeru. POZIOM u N NAHYLENIE F AMPLITDA 4V7

3 Generatory impulsów prostokatnych, trójkatnych i sinusoidalnych Generator sinusoidalny z przybliżeniem parabolicznym. Scałkowanie symetrycznego przebiegu trójkątnego daje przebieg złożony z przeciwnie skierowanych parabol. Aproksymuje on sinusoidę z dokładnością do kilkuprocentowej zawartości harmonicznych.. W układzie zastosowano integrator nieodwracający: N u P u P = du P dt, P u P = u N =, = Z dt.. Generator trójkątny i integrator objęte są pętlą sprzężenia zwrotnego z rezystorem. Przeciwdziała ono dryfowi napięcia na wyjściu, spowodowanego niesymetrią napięcia trójkątnego. Sprzężenie nie wpływa na przerzut układu Schmitta, bowiem w momencie przeskoku przechodzi przez zero. F 4 Generatr sinusoidalny w układzie modelującym równanie obwodu drgającego 4. ównanie obwodu drgającego: ma rozwiązanie: d u dt βdu dt ω 0 = 0, () u = e βt sin ω 0 β t, które przedstawia drgania nietłumione sinω 0 t, jeżeli β = ównanie () może być modelowane następującym układem dwóch integratorów i inwertera:

4 Generatory impulsów prostokatnych, trójkatnych i sinusoidalnych u u u 0 P α = α u α = Dla wejścia inwertera: po zróżniczkowaniu: u = Z ( u ) 0 αu dt du dt = ( u α u ) 0 po ponownym zróżniczkowaniu: Z porównania () i () otrzymuje się: = ( i Z udt α u ) 0 d u dt α du 0 dt () u = 0 () β = α 0 ω 0 = więc dla β = 0 należy ustawić α = 0; teoretycznie dla α < 0 występuje tłumienie drgań, zaś dla α > 0 amplituda wzrasta. W układach rzeczywistych drgania ustalone otrzymuje sie przy α 0 i niezbędne jest zastosowanie potencjometru P. 5 wagi 5. Zastosowano wzmacniacze operacyjne typu µa74 zasilane jak na rysunku 5: 5V V 5. Zagadnienie automatycznej stabilizacji amplitudy drgań zostało pominięte. 4

5 Generatory impulsów prostokatnych, trójkatnych i sinusoidalnych 6 Literatura 6. Tietze, Schenk - kłady półprzewodnikowe, 6. Millman, Halkias - kłady scalone analogowe i cyfrowe, 6. Kulka, Nadachowski - Liniowe układy scalone i ich zastosowanie. 7 Program ćwiczenia Zbadać własności generatorów: 7. Podać przebiegi w charakterystycznych punktach układów, 7. Zmierzyć amplitudy i składowe stałe, 7. Podać parametry czasowe, 7.4 Zbadać zakresy regulacji, 7.5 Wielkości zmierzone porównać z wartościami obliczonymi na podstawie danych ze schematu. 5

6 GENEATOY, placements ±5V 5V 5V 5V 5V 5V 5V 00k 0k 0k 0k 0n 0n 0n 0n 8,k 8,k,k 47k 47k 47k 47n 8k 8k 4,7k 4,7k 5,k 5,k x4v7 POZIOM AMPLITDA NAHYLENIE ZAŁ 8 µa74 4V7