Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДОСЛІДЖЕННЯ АВТОКОЛИВНИХ ГЕНЕРАТОРІВ ПРЯМОКУТНИХ ІМПУЛЬСІВ НА ДИСКРЕТНИХ ЕЛЕМЕНТАХ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра автоматизованих систем управління
Інформація про роботу
Рік:
2013
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Елементи і вузли поліграфічної техніки
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
Інститут комп’ютерних наук і інформаційних технологій
Кафедра автоматизованих систем управління
ДОСЛІДЖЕННЯ АВТОКОЛИВНИХ ГЕНЕРАТОРІВ ПРЯМОКУТНИХ ІМПУЛЬСІВ НА ДИСКРЕТНИХ ЕЛЕМЕНТАХ.
Лабораторна робота № 7
з дисципліни
" Елементи і вузли поліграфічної техніки"
ДОСЛІДЖЕННЯ АВТОКОЛИВНИХ ГЕНЕРАТОРІВ ПРЯМОКУТНИХ ІМПУЛЬСІВ НА ДИСКРЕТНИХ ЕЛЕМЕНТАХ.
Мета роботи - вивчення принципів роботи і розрахунку автоколивних мультивібраторів, реалізація їх на дискретних елементах та набуття досвіду наладки і досліджень в реальних умовах.
1.МУЛЬТИВІБРАТОРИ НА БІПОЛЯРНИХ ТРАНЗИСТОРАХ.
Автоколивні генератори прямокутних імпульсів (мультивібратори МВ ) - це пристрої, що здатні почергово знаходитися в двох тимчасово стійких (квазістійких) станах, в кожний з яких вони переходять автоматично за рахунок перехідних процесів, що протікають у схемі.
МВ виконуються на дискретних елементах, логічних інтегральних схемах і операційних підсилювачах.
Перші використовуються в нестандартній апаратурі, де необхідні підвищені значення напруг і струмів, другі - в цифровій апаратурі загального призначення в складі стандартних комплектів інтегральних мікросхем. МВ на операційних підсилювачах переважно мають застосування у вимірювальній апаратурі.
Типова схема симетричного МВ на біполярних транзисторах з колективно-базовим зв'язком приведена на мал.1.
Рис.1. МВ на біполярних транзисторах (p-n-p).
Оскільки використані транзистори (n-р-n) типу, то схема вимагає живлення Ек зі знаком "+", а загальна шина ┴ - зі знаком "-". Тривалість кожного квазістійкого стану визначається часом розряду конденсатора, що під'єднаний одним виводом через відкритий транзистор до спільної шини (┴), а другим - до входу (бази) закритого транзистора, - від напруги Ек до нульової напруги (точніше, до напруги, яка необхідна для відкриття транзистора: для германієвих транзисторів - UБ = +0.3 B, для кремнієвих - UБ = +0.7 В). Цей момент визначає лавиноподібний перехід МВ в новий квазістійкий стан, коли закритий і відкритий транзистори міняють свій стан на протилежний та вступає в дію друга часовизначальна ланка, що визначає тривалість другого квазістійкого стану. За цей час конденсатор першої часовизначальної ланки відновлює свій заряд.
Порядок роботи схеми ілюструється часовими діаграмами (мал.2). Нехай в момент часу t0 на базі VT1 наявна від’ємна напруга. Це означає, що VT1 - закритий (UК1 = + Eк ), а VT2 - відкритий (UК2 ( UБ2 (0). При цьому конденсатор C2 заряджений до напруги Eк (ліва обкладка має потенціал +Eк , а права - 0). Даний квазістійкий стан буде тривати доти, поки напруга на базі VT1 не досягне напруги відкриття транзистора VT1 (йде розряд конденсатора C1 : від’ємний потенціал лівої обкладки через резистор RБ1 зменшується під дією додатної напруги живлення +Eк, а права обкладка під'єднана через відкритий транзистор VT2 до ┴ .
В момент відкриття транзистора VT1 (момент часу t1 ) потенціал колектора даного транзистора UК1 через відкритий VT1 стає рівний нулю. Це значить, що і ліва обкладка конденсатора C1 отримує цей потенціал, а відповідно права обкладка конденсатора - потенціал (мінус) Eк, оскільки попередньо конденсатор C2 був заряджений і заряд конденсатора миттєво змінитися не може згідно з законом збереження енергії.
Таким чином, на базі транзистора VT2 з'явиться напруга UБ2 = -Eк, під дією якої транзистор VT2 закривається. Новий квазістійкий стан буде визначатися часом τі2 , за який напруга UБ2 досягне напруги відкриття транзистора VT2 (йде розряд конденсатора C2: від’єний потенціал правої обкладки через резистор RБ2 зменшується під дією дадатної напруги живлення + Eк , ліва обкладка під'єднана через відкритий транзистор VT1 до ┴ :
τ і2 = t2 - t1 = RБ2 • C2 • ln2. / 1 /
Аналогічно, для першого квазістійкого стану:
τ і1 = t3 - t2 = RБ1 • C1 • ln2. / 2 /
Час відновлення заряду конденсаторів C1 і C2 порівняно з тривалістю квазістійких станів незначний і визначається за формулами:
τ зарС2 = R К1 • C2 ln2; / 3 /
τ зарС1 = RК2 • C1 ln2 . / 4 /
Як видно з часових діаграм, передній фронт вихідних імпульсів "завалений" і визначається часом відновлення заряду на конденсаторах C1 і C2 (τзарС1 і τзарС2 ). Для досягнення крутих передніх фронтів вихідних імпульсів в схему можна включити ланки із резисторів Rзар і діодів VD, які відсікають зарядний струм від колекторних кіл транзисторів. Оскільки Rзар > RК , то діод VD в проміжок часу відновлення заряду конденсатора закритий і зарядний струм йде через Rзар , а не через RК .
Регулювання тривалості вихідних імпульсів можна здійснити як зміною величини CБ і RБ, так і підключенням резисторів RБ до додаткового джерела - +Eзм (замість до + Ек ).
3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.
1. Пiдготовка до роботи
На основі параметрів згідно з варіантом завдання розрахувати параметри МВ з колекторно-базовими зв'язками.
ВАРIАНТИ ЗАВДАНЬ
N варіанту
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Тип транзистора
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
Амплітуда вих.імпул.Uвихmax,В
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Тривалість вих.імпульсу τі1,мС
1
1
1
1
1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Період коливань Т,мС
2
3
4
5
6
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Макс.колекторний струм IКmax, мА
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Задані наступні параметри МВ з колекторно-базовими зв'язками (варіант №1):
- амплітуда вихідного імпульсу Uвих мах = 8В,
- тривалість вихідного імпульсу τі1 = 1 • 10 -3 С,
- період коливань T = 2 • 10 -3 С (відповідно τі2 = T - τі1 = 1 • 10 -3 С),
- максимальний колекторний струм IКмах = 8 • 10 -3 А.
- -тип транзистора n-p-n
Розрахунок:
а) визначаємо напругу джерела живлення Eк за даною амплітудою вихідних імпульсів Uвих мах : Ек =(1.1-1.4) • Uвих мах =(1.1-1.4) • 8= 10 В;
б) транзистор вибираємо за максимальними значеннями колекторних струму і напруги та швидкодією:
U Кдоп > 1.5 • UКмах , IКдоп > 1.5 • IКмах , Fдоп > 1.5 • Fмах, де
UКмах = Eк = 10 В, IКмах =8 • 10 -3 А , Fмах =1/ τ і міn =1 • 10 3 Гц (за умовою).
Для вказаних значень параметрів вибираємо транзистор КТ315Г (аналог BC107), паспортні дані якого наступні: UКдоп = 50 В, IКдоп = 35 • 10 -3 А, Fдоп = 100 • 10 3 Гц, тип транзистора - n-p-n, коефіцієнт ( = 40 - 120, позначення виводів: зі сторони зрізу корпуса емітер - , колектор - , база - ;
в) оскільки транзистор (n-p-n) типу, то Ек вимагає знаку "+", а загальна шина ┴ - "-";
г) значення колекторних опорів RК1 = RК2 = RК :
RК = Ек / IКмах =10/8 •10 -3 =1.25 • 10 3 Ом;
д) значення базових опорів RБ = RБ1 = RБ2 вибираємо з умови забезпечення насичення транзисторів в квазістійкому стані:
RБ = 0.7 • ( міп • RК = 0.7 • 40 • 1.25 • 10 3 = 35• 10 3 Ом;
е) значення ємностей обчислюємо за формулами / 1 / і / 2 /:
C 1 = t і1 / ( R Б1 • ln2) = 1 • 10 -3 / (35 • 10 3• 0.7)= 0.041 • 10 -6 Ф
C 2 = t і2 / ( R Б2 • ln2) = 1• 10 -3 / (35 • 10 3• 0.7)= 0.041 • 10 -6 Ф (для симетричного МВ : T=2 • τ і1 , C 1 = C 2 ).
Згідно з розрахованими значеннями здійснюємо підбір елементів відповідно до ряду елементів:
RК = RК1 = RК2 = 1.25кОм, RБ = RБ1 = RБ2 = 35кОм, C1 = 0.05 мкФ, C2 = 0.05 мкФ.
Схема МВ з вказанням номіналів елементів приведена на (рис.2).
2. Проведення експериментальних дослiджень.
2.1. Підготували до роботи ПК: провели реєстрацію в системі, забезпечили роботу з програмою Electronics Work Bench.Забезпечили монтаж розрахованої схеми МВ з колекторно-базовими зв'язками на набірному полі Electronics Work Bench..
Дослідили роботу схеми в автоколивному режимі шляхом спостереження осцилограм процесів в основних точках схеми (напруги на колекторах і базах обох транзисторів) (рис.2).
Рис. 2
Замалювали осцилограми, зберігаючи їх часовий взаємозв'язок. Визначили експериментальні значення τі1 і τі2 і порівняти їх з розрахунковими:
τі1 ЕКС = 2.2 гориз.кл • 0.5 • 10 -3 = 1.1 • 10 -3 С
τі2 ЕКС =2.2 гориз.кл • 0.5 • 10 -3 = 1.1 • 10 -3 С
Незначна розбіжність ( 5% ) викликана заокругленнями при обчисленнях номіналів RБ і C, а також похибки від спрощення виразу логарифма ( в розрахунках використано ln 2).
2.3. Збільшити вдвічі ємність однієї часозадавальної ланки МВ і дослідили схему при новому значенні ємності конденсатора C1' = 0.08 • 10 -6 Ф. Нові значення параметрів вихідних імпульсів
τі1 ЕКС’ = 4.4 гориз.кл • 0.5 • 10 -3 = 2.2 • 10 -3 С
τі2 ЕКС' =2.2 гориз.кл • 0.5 • 10 -3 = 1.1 • 10 -3 С
2.4. Прослідкувати вплив на передній фронт вихідних імпульсів включенням ланки резистора Rзар і діода VD в ліве плече МВ
Рис.2. МВ на біполярних транзисторах (p-n-p) – до п.2.4.
Вплив на передній фронт вихідних імпульсів включенням ланки резистора Rзар і діода VD в ліве плече МВ показане на рис.2 – фактично відсутній завал переднього фронту τі1 .
30.04.2013 23:38
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора