МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника»

Тема: РАЗРАБОТКА ГЕНЕРАТОРА ТРЕУГОЛЬНЫХ СИГНАЛОВ НА ОУ

Студентка гр. 9502		Позняк В. Ю.
Преподаватель		Сергеев Т. В.

Санкт-Петербург

2021

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Цель работы: Разработать генератор треугольных сигналов на ОУ. Задачи: Выполнить расчет параметров цепи генератора, опираясь на исходные данные задания курсового проекта. Смоделировать схему генератора в среде Micro-Cap. Собрать схему генератора на платформе макетирования NI ELVIS. Выполнить анализ полученных данных. Исходные данные: Исходные данные для расчета Вариант 02 Диапазон изменения частоты, кГц 10 - 50 Коэффициент нелинейности, не более % 5,0 Амплитуда выходного сигнала, В 5,0 Выходное сопротивление, не более Ом 40 Сопротивление нагрузки, Ом 200 Напряжение источника питания, В ±12
Студентка гр. 9502		Позняк В. Ю.
Преподаватель		Сергеев Т. В.

Содержание

	Введение	4
1.	Основные теоретические сведения	5
1.1.	Интегратор	5
1.2.	Триггер Шмитта	6
1.3.	Схема генератора треугольных сигналов	6
2.	Расчет параметров цепи генератора	8
2.1.	Вывод формул расчета	8
2.2.	Расчет значений компонентов	9
3.	Моделирование схемы генератора в среде Micro-Cap	10
4.	Сборка схемы генератора на платформе макетирования NI ELVIS	12
	Выводы	15
	Список использованных источников	16

Введение

Генератор электрических сигналов — это устройство, позволяющее генерировать широкий спектр электрических сигналов, имеющих заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Нередко возникает необходимость в сигналах специальной формы: прямоугольных, треугольных, пилообразных и синусоидальных импульсов. В данной работе будет разрабатываться генератор треугольных сигналов. Обычно он применяется в схемах ШИМ – контроллеров (широтно – импульсная модуляция сигнала), различных времязадающий схемах (таймерах) и т. д.

1. Основные теоретические сведения

Треугольный сигнал - это сигнал, в котором напряжение периодически линейно нарастает до некоторого максимального значения, потом линейно убывает до некоторого минимального и т. д. с постоянной частотой (рис. 1.1). При этом скорость нарастания и убывания треугольного сигнала одинаковы, а его график относительно центральной оси является полностью симметричным.

Рис. 1.1. Треугольный сигнал

Генератор треугольных сигналов можно выполнить посредством последовательного включения триггера Шмитта (компаратора с петлей гистерезиса) и интегратора.

1.1. Интегратор

Интегратором называется устройство, временная зависимость напряжения на выходе которого пропорциональна интегралу по времени входного напряжения. Его схема может быть выполнена по схеме инвертирующего усилителя при замене резистора в цепи обратной связи на конденсатор C (рис. 1.2).

Р ис. 1.2. Интегратор

Скорость изменения напряжения на выходе интегратора будет зависеть от величины входного напряжения (в нашем случае выходного напряжения триггера Шмитта) и постоянной интегрирования RC.

2. . Триггер Шмитта

Т риггером Шмитта (компаратором с петлей гистерезиса) называется переключающееся устройство, статическая характеристика которого имеет зону неоднозначности — петлю гистерезиса. Триггер Шмитта формирует на выходе чистый прямоугольный сигнал U_комп с определенными значениями высокого и низкого уровней напряжения насыщения (U_н). Схема триггера представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Триггер Шмитта (компаратор с петлей гистерезиса)

1.3. Схема генератора треугольных сигналов

Итоговая схема генератора треугольных сигналов представлена на рис.1.4. Интегратор в схеме интегрирует имеющееся на выходе триггера Шмитта постоянное напряжение, получая из прямоугольного сигнала треугольный (рис 1.5.).

Рис. 1.4. Схема генератора треугольных сигналов

Рис. 1.5. Выходной прямоугольный сигнал на триггере Шмитта и выходной треугольный сигнал на интеграторе

Когда выходное напряжение интегратора достигает порога U_пор срабатывания триггера Шмитта, напряжение на выходе триггера скачком меняет свой знак. Вследствие этого напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в противоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания триггера. Изменяя постоянную интегрирования R₃C, можно в широком диапазоне перестраивать частоту формируемого напряжения.