Материал: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника». Новикова Е.И., Родионов О.В

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра системного анализа и управления в медицинских системах

133-2017

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы № 4 по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника»

для студентов направления 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии» (профили «Биотехнические и медицинские аппараты и системы», «Менеджмент и управление качеством в здравоохранении») очной формыобучения

Воронеж 2017

ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ГЕНЕРАТОРА

ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ ЗАДАННОЙ

ЧАСТОТЫ

1.ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.Построение схемы релаксационного генератора с за-

данной частотой генерации.

2. Исследование зависимости частоты генерации от по-

стоянной времени.

2. СОСТАВ ИСПОЛЬЗУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Используемые программно-аппаратные средства: персо-

нальное ЭВМ класса IBM PC стандартной конфигурации, пакет

Multisim.

3.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

3.1.Общие сведения об автогенераторах

Электронные цепи, в которых периодические измене-

ния напряжения и тока возникают без приложения к ним до-

полнительного периодического сигнала, называются авто-

номными автоколебательными цепями, а устройства, выпол-

ненные на их основе, – автогенераторами или генераторами колебаний соответствующей формы. Эти цепи следует рас-

сматривать как преобразователи энергии источника питания постоянного тока в энергию периодических электрических колебаний.

1

Автогенераторы можно разделить на генераторы им-

пульсов и генераторы синусоидальных колебаний. Генерато-

ры импульсов в зависимости от формы выходного напряжения делят на генераторы: напряжения прямоугольной формы

(ГПН); напряжения экспоненциальной формы; линейно изме-

няющегося напряжения (ГЛИН); напряжения треугольной формы; ступенчато изменяющегося напряжения; импульсов,

вершина которых имеет колоколообразную форму (блокинг-

генератор).

Генераторы синусоидальных колебаний классифициру-

ют по типу колебательной системы и подразделяют на:

LC-автогенераторы;

RС-автогенераторы;

генераторы с кварцевой стабилизацией частоты;

генераторы с электромеханическими резонанс-

ными системами стабилизации частоты.

Для получения незатухающих колебаний во всех на-

званных автогенераторах используются компоненты электро-

ники, на вольт-амперных характеристиках которых имеется или создан с помощью цепи положительной ОС участок с от-

рицательным дифференциальным сопротивлением. В боль-

шинстве автогенераторов используются электронные усили-

тели с положительной обратной связью (ОС).

При положительной ОС фазовый сдвиг по петле усили-

тель – цепь обратной связи пет равен нулю и ≥ 1, усили-

тель теряет устойчивость. Если в цепи усилителя или цепи ОС нет элемента, накапливающего электрическую энергию, то усилитель с положительной ОС превращается в триггер и

2

имеет устойчивые состояния.

При наличии в петле усилитель – цепь обратной связи элемента, накапливающего энергию, например, конденсатора,

усилитель с положительной ОС не имеет ни одного устойчи-

вого со стояния и генерирует периодически изменяющееся напряжение. Генераторы импульсов, состоящие из широкопо-

лосных электронных усилителей, охваченных положительной обратной связью, глубина которой остается почти постоянной в широкой полосе частот, и имеющие в петле обратной связи элементы, накапливающие энергию, называются мультивиб-

раторами.

Широкополосность цепи ОС является характерным признаком всех генераторов импульсов, причем во всех слу-

чаях на частоте → 0 выполняется условие < 1. В про-

тивном случае устройство превратится в триггер. Эго условие свидетельствует о наличии накопителя энергии, уменьшаю-

щего петлевое усиление на низких или инфранизких частотах до уровня, при котором невозможно появление неустойчивого состояния в этой полосе частот и невозможности триггерного режима работы,

Генераторы синусоидального напряжения отличаются тем, что у них цепь обратной связи имеет резонансные свой-

ства. Поэтому условия возникновения колебаний выполняют-

ся только на одной частоте, а не в полосе частот, как у генера-

торов импульсов. В качестве резонаторов, обеспечивающих получение резонансных свойств, используют LC-контуры, RС-

цепи определенного вида, кварцевые резонаторы, электроме-

ханические колебательные системы и др.

Различают «мягкий» и «жесткий» режимы возбужде-

3