3-10_Электротехника

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Заочный факультет

(дистанционная форма обучения)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

Контрольная работа №3

По дисциплине «Общая электротехника и электроника»

(Учебное пособие «Общая электротехника и электроника»,

автор Зайцев А.П.,2002 г.)

Выполнил:

Студент ТМЦДО

гр.:з-436-а

специальности: 230105

Мельникова Наталья Сергеевна

г. Зеленогорск

2007

Вариант 10

1. Описать работу мультивибратора на логических элементах (рис 1).

2. Привести диаграммы напряжений на элементах мультивибратора во время его работы.

3. Рассчитать значения емкостей конденсаторов С1 и С2 при заданных значениях

R1 = R2 = 1 кОм по условию равенства частоты выходного напряжения и параметров выходных импульсов напряжения заданным в таблице значениям.

Дано: f = 5 кГц,

U¹ = 4,5 В,

U⁰ = 0,5 В,

γ = t_И /T = 0,85.

Решение:

1. Мультивибраторы на основе логических ИМС (рис.1) обычно применяют в цифровой аппаратуре, так как при этом наиболее полно обеспечивается унификация элементной базы и не требуется согласования по уровням сигналов с другими устройствами цифровой аппаратуры.

Логические элементы МС_З и МС₄ имеют вспомогательное назначение и служат для создания мягкого самовозбуждения колебаний в схеме. При включении схемы и возможном появлении на обоих выходах микросхем MC_I и МС₂ сигналов логической единицы срабатывают микросхемы МС_З и МС₄. На вход МС₂ поступает высокий уровень напряжения, который вызывает переключение МС₂ в состояние логического нуля на выходе и приводит к возникновению режима автоколебаний.

РИС. 1

Временные диаграммы, поясняющие работу схемы, показаны на рис.2. В момент времени t₁ происходит смена состояний микросхем MC1 и МС2. Напряжение U_ВЫХ изменяется от уровня логического нуля U⁰ до уровня логической единицы U¹. В переходном процессе напряжение на конденсаторе С₂ изменяется по закону

(1)

где: U_R2 = I_ВХ⁰ R₂; I_ВХ⁰ - входной ток микросхемы при низком уровне входного напряжения;

t - время, отсчитываемое от начала переходного процесса.

Входное напряжение U_ВХ1 через промежуток времени t_U примет значение порогового напряжения (напряжения, при котором микросхема МО переключится в единичное состояние):

(2)

Из последнего уравнения следует:

(3)

РИС. 2

В момент времени t₂ микросхемы МС1 и МС2 изменят свое состояние на противоположное.

В силу идентичности процессов заряда конденсатора C₁ во время паузы t_П и заряда конденсатора С₂ во время t_U длительность паузы приближен­но определится выражением:

(4)

3. Зная частоту следования импульсов, найдем период следования:

а по относительной длительности импульса γ = 0,85 длительность импульса и паузы:

Выбрав серию микросхем, используемых в схеме, по справочнику найдем входной ток при низком уровне входного напряжения:

при использовании 155 серии: I_ВХ⁰ = 40мкА = 40•10^-6 А,

U_R2 = I_ВХ⁰ R₂ = 40•10^-6•1000 =0,04 В,

U_ПОР = 0,7 В.

Подставляя данные и найденные значения в выражения (3) и (4), найдем:

Принимаем стандартные значения конденсаторов:

С₁ = 18 нФ, С₂ = 100 нФ.