Название: упражнения по основам электроники(Б. Х. Левин, Л.И. Малинин)

Жанр: Информатика

Просмотров: 1187


Упражнение №  5

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

 

Вопросы для подготовки к упражнению

 

Какие существуют виды электронных генераторов?

Чем отличаются автогенераторы от генераторов с внешней синхронизацией?

Какова структура автогенератора?

Каковы условия возникновения незатухающих колебаний в автогенераторе?

Какую форму имеют автоколебания, если условия их возникновения реализуются для одной частоты?

Какую форму имеют автоколебания, если условия их возникновения реализуются для всех частот, начиная с определенной частоты?

Какие пассивные четырехполюсники используются в цепи обратной связи в автогенераторах синусоидального напряжения?

Каково назначение отрицательной обратной связи в автогенераторах синусоидального напряжения?

Каково назначение отрицательной обратной связи в автогенераторах прямоугольного напряжения?

Как можно регулировать частоту колебаний напряжения автогенератора?

Как можно регулировать амплитуду колебаний напряжения автогенератора?

Для чего используется отрицательная нелинейная обратная связь в автогенераторах синусоидального напряжения?

Для чего используется положительная нелинейная обратная связь в автогенераторах прямоугольного напряжения?

Чем одновибратор отличается от мультивибратора?

Чем определяется полярность выходного импульса напряжения одновибратора?

Чем определяется длительность выходного импульса напряжения одновибратора?

Чем определяется амплитуда выходного импульса напряжения одновибратора?

Чем определяется требуемая полярность входного импульса напряжения синхронизации одновибратора?

Чем определяется требуемая амплитуда входного импульса напряжения синхронизации одновибратора?

Чем определяется требуемая длительность входного импульса напряжения синхронизации одновибратора?

Какова, в общем случае, структура генератора пилообразного напряжения?

В качестве какого элемента структуры генератора линейно нарастающего напряжения используется источник тока?

В качестве какого элемента структуры генератора линейно спадающего напряжения  используется источник тока?

На какой элемент структуры генератора линейно нарастающего напряжения подаются импульсы синхронизации?

На какой элемент структуры генератора линейно спадающего напряжения подаются импульсы синхронизации?

 

Пример анализа работы устройства

 

Проанализируем работу автогенератора прямоугольного напряжения, схема которого приведена на рис. 16.

Операционный усилитель А1 охвачен гибкой отрицательной нелинейной обратной связью (резисторы R1,R2, конденсаторы С1, С2, диоды VD1, VD2) и жесткой положительной нелинейной обратной связью (резисторы R3, R4, R5, R6, диоды VD3, VD4).

Рис. 16

 

На рис. 17 приведены временные диаграммы напряжений на входах и на выходе устройства.

Из-за действия положительной обратной связи включение питающего напряжения вызывает появление на выходе усилителя максимального напряжения произвольной полярности Uм.

Рис. 17

 

Часть этого напряжения, определяемая делителем напряжения в цепи жесткой положительной обратной связи, (U32) прикладывается к неинвертирующему входу 3 усилителя и остается неизменным.

В это время (интервал 0 – t1) в цепи отрицательной обратной связи идет процесс изменения напряжения на конденсаторе – напряжения U12 на инвертирующем входе усилителя.

В тот момент времени, когда напряжение U12 начинает превышать напряжение U32, происходит резкая смена полярности выходного напряжения U42.

Наличие диодов в схеме на рис. 16 делает неодинаковыми постоянные времени в цепи отрицательной обратной связи и коэффициенты делителя напряжения в цепи положительной обратной связи.

Причем постоянная времени при положительном выходном напряжении превышает постоянную времени при отрицательном выходном напряжении:

t1 = R1(C1+C2) > t2 = C1R1R2/(R1+R2),

а коэффициент деления положительного выходного напряжения превышает коэффициент деления отрицательного выходного напряжения:

K1 = R6 / [R6 + R2R5 / (R3 + R5)] > K2 =

= R6R4 / [R5 (R6 + R4) + R6R4].

 

Поэтому длительность положительной части выходного напряжения больше длительности отрицательной его части.

 

Задания для самостоятельной работы

 

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва в цепи диода VD1?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания в цепи диода VD1?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва в цепи диода VD2?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания в цепи диода VD2?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва в цепи диода VD3?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания в цепи диода VD3?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае обрыва в цепи диода VD4?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания в цепи диода VD4?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае одновременного обрыва в цепях всех диодов схемы?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае одновременного короткого замыкания всех диодов схемы?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания конденсатора С2?

Как изменится выходное напряжение устройства в случае короткого замыкания резистора R6?

Как изменится выходное напряжение устройства, если присоединить узел 1 к не инвертирующему входу, а узел 3 – к инвертирующему входу усилителя?

Как изменится выходное напряжение устройства, если включение диодов VD1, VD2 изменить на противоположное?

Как изменится выходное напряжение устройства, если включение диодов VD3, VD4 изменить на противоположное?

 

Синтез генераторного устройства

 

Приведите схему устройства, реализующего связь между входными и выходными сигналами генератора с внешней синхронизацией или форму выходного напряжения автогенератора, приведенными на временных диаграммах на рис. У5.

 

Рис. У5