Построить генератор сигналов треугольной формы Vвых = 10В с частотой 2 кГц симметрично относительно 0

Поскольку Uн=10,5 В, то R1/R2=0,95 и 4(R3*C)=0.0005 c.

Так как соотношения всего два, а параметров требуется определить четыре, то зададимся значением емкости С=0.01 мк

Ф. Тогда R3=0.0005/4/C=12,5 кОм.

Ток заряда конденсатора :

Ic=∆U/Δt*C,

где ∆Uизменение напряжения от пика до пика, равное 10+10=20 В,

Δt — время за которое происходит это изменение, равное половине периода частоты генератора 0,25 мс.

Тогда Ic=IR3=20 /0,25e-3*0,01e-6=0,8 мА.

Так как выходное напряжение должно быть симметрично относительно нуля, то для значений переменных резисторов компенсации сдвига нуля усилителей положим:

Rсм1 = Rсм2 = 10 кОм.

Инвертирующий вход усилителя У1 должен быть соединен с нулевой точкой источника питания (заземлен) через резистор 10 кOм, так как желательно не иметь сдвига выходного сигнала. Аналогично следует поступить сотрудники свободным входом У2.

Выходное напряжение усилителя У1 должно изменять свою полярность, когда выходное напряжение усилителя У2 достигает 10 В.

При = + 10 В и 2= - 10 В напряжение на неинвертирующем входе усилителя У1 должно быть равно нулю.

Таким образом, в точке переключения У1 напряжение UR1=10 В и

UR2=10 В. Положим IR1=IR2=0.1мА тогда, R2=UR2/IR2=10 /0,1e-3=100 кОм.

Поскольку R1/R2=0,95, то R1=0,95R2=95 кОм. Поскольку Uп должно быть меньше Uм=10,5 В, то по стандартному ряду значений сопротивлений выбираем ближайшее наименьшее, т. е. R2=82 кОм, а для точной подстройки амплитуды выходного напряжения последовательно с ним включим переменный резистор R2*=18 кОм.

Для нормализации выходного сигнала триггера применим ограничитель на стабилитронах. Для этого используем два встречно включенных стабилитрона Д818Д. Его параметры приведены ниже.

Таблица 2.3. Технические параметры стабилитрона Д818Д.

Мощность рассеяния, Вт 0.3 Минимальное напряжение стабилизации, В 7.6 Номинальное напряжение стабилизации, В 8.6 Максимальное напряжение стабилизации, В 10 Статическое сопротивление Rст., Ом 25 при токе I ст, мА 10 Температурный коэффициент напряжения стабилизации аUст.,%/С 0.002 Временная нестабильность напряжения стабилизации dUст., В 0.12 Минимальный ток стабилизации Iст.мин., мА 3 Максимальный ток стабилизации Iст.макс., мА 33 Рабочая температура, С −60…−125

Если принять ток стабилитрона на среднем уровне Icт=15 мА, напряжение стабилизации Uст =8 В, а максимальное напряжение на выходе У1 Uм=10,5 В, то сопротивление ограничения тока стабилитрона Rст должно быть равно:

Rст = (UмUст)/(Iст + IR2 + IR3)=(10,5−8)/(15+0,1+0,8)*1000=157 Ом.

Ближайшее стандартное значение 180 Ом.

Выводы по главе 2

Проведен расчет параметров и составлена принципиальная электрическая схема генератора треугольного напряжения в соответствии с заданием.

— ей и линейных ИС" ы устройства Глава 3. Элекронная принципиальная схема устройства Принципиальная электрическая схема генератора приведена на рис.

4.

Питание схемы осуществляется двуполярным источником -15,0,+15 В.

Поскольку диапазон изменения сигналов генератора ±10 В, то в качестве активных элементов использованы операционные усилители КР140УД08, максимальное выходное напряжение которых 10,5 В при напряжении питания 15 В. Оба усилителя подключены к источнику питания выводами 4 и 7. Во избежание помех, инвертирующий вход соединен с нулевым выводом источника питания через резистор R0=10 кОм.(Из тех же соображений таким же резистором соединен с «нулем» свободный вход DA2). Подстройка нулевой точки выходного напряжения (сдвиг нуля) обоих усилителей осуществляется резисторами Rсм1, Rсм2 =10 кОм.

Триггер Шмита, выполняющий функцию переключения полярности при достижении генератором максимального напряжения, собран на операционном усилителе DA1. На его неинвертирующий вход через последовательные резисторы R1* - R1 подано выходное (треугольное) напряжение генератора. Регулировкой сопротивления R1* осуществляется точная подстройка амплитуды выходного напряжения ненератора. При достижении входным напряжением порогового напряжения триггера, происходит переключение полярности его выходного напряжения (напряжения насыщения усилителя) ±10,5 В. Формирователь прямоугольного напряжения собран на цепочке Rст — VS1,2, которая состоит из встречно включенных стабилитронов Д818Д и токоограничивающего сопротивления. Стабилитроны имеют разброс параметров и ограничивают напряжение на уровне от ± 7,6 В до ±10 В. Поэтому для подстройки нужного уровня сигнала на входе интегратора используется подстроечное сопротивление R3*, которое совместно с R3 и конденсатором С образует емкостно-резистивную зарядную цепь интегратора DA2, формирующую линейно изменяющееся напряжение с регулируемым темпом изменения. Регулировкой сопротивления R3* осуществляется точная настройка частоты генератора. Нагрузка генератора не должна быть менее 2 кОм, что определяется техническими условиями на эксплуатацию операционных усилителей КР140УД08.

Заключение

Разработанное и рассчитанное устройство генератора напряжений треугольной формы на 10 В частотой 2 кГц, содержащее реальные компоненты, соответствует требованиям технического задания и может быть использовано на практике.

Список используемой литературы

«Применение операционных усилителей и линейных ИС» Л. Фолкенберри, Москва «Мир» 1985 г.

«Искусство схемотехники» П. Хоровиц, У. Хилл, Том 1, Москва «Мир» 1983 г.

«Искусство схемотехники» П. Хоровиц, У. Хилл, Том 2, Москва «Мир» 1983 г

http://www.radioradar.net/radiofan/miscellaneous/trisig.html