Прецизійні випрямлячі на операційних підсилювачах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3. Розробка макетів генератора прямокутних та пилоподібних імпульсів

3.1 Генератор пилоподібних  імпульсів

     Генератор пилоподібних імпульсів може бути сформований безліччю способів і один з найпопулярніших способів є заряд конденсатора стабільним струмом. При цьому напруга на конденсаторі буде лінійно зростати,і якщо повністю розряджати конденсатор при досяганні на ньому максимальної напруги,то буде сформований пилоподібний сигнал. В такому випадку схему називають релаксіонним генератором.

     Принципіальна схема генератора на інтегральному таймері NE555 пилоподібної напруги зображена на рис.3.1. Вона складається з джерела стабільного струму, виконаного на транзисторі VT1 та стабілітроні D1,і вузла управління розряду, виконаного на мікросхему інтегрального таймера NE555 та діоду D2. Також схема була доповнена захистом діоду D3,LED1 та резистором R3 для захисту від неправильної полярності струму.

Рис 3.1. Принципіальна схема генератора пилоподібних імпульсів

Вихід 3 таймера з'єднаний зі входом 5 через діод D2 , що дозволяє знизити напругу на внутрішньому дільнику до нуля при наявності на виході таймера сигналу низького рівня. Така конфігурація дозволяє майже повністю розрядити конденсатор С1. Як тільки конденсатор розрядиться до деякогої мінімальної напруги , то таймер перемикається і конденсатор починає заряджатися від джерела струму , і далі процесс циклічно повторюється. Частота коливань генератора пилкоподібної напруги залежить від ємності конденсатора С1 і опору резистора R1. Частота визначається за формулою

 

За вказаних на схемі номіналах вона становитиме приблизно 4 кГц.

Струм, що протікає через резистор R1 повинен бути невеликим , так як в процесі розряду конденсатора вихід джерела струму замикається на землю. Цей струм розраховується за формулою

 

де VD1 - це напруга стабілізації стабілітрона D1 ( в даному випадку 4,7 В) і Vbe - пряма напруга на переході база- емітер транзистора VT1 ( 0,7 В). Для отримання хорошої форми сигналу струм, що протікає через резистор R1 не повинен перевищувати 20 мА.

Перед початком роботи були вибрані відповідні елементи ,вказані на рис 3.2.

 Таблиця 1.Елементи для генератора пилоподібних імпульсів.

    Була створена друкована плата в программному забезпеченні PCAD PCB, де були розведені доріжки(рис. 3.3.). У схемі було зроблено 8 виводів (рахунок починається зліва), для використання в лабораторних умовах.

Таблиця 2. Значення виводів

Номер виводу	Значення
1	GND
2	+Uпит
3	-Uпит
4	in
5	-DAI
6	outDAI
7	D1 D2 Rн
8	D3 D4 Rн

 

Рис. 3.3. Друкована плата генератора пилоподібних імпульсів.

     Після паяння плати,ми перевірили її роботи на цифровому осцилографі. Підключивши його до виводу №3 та зняли вольт амперні характеристики(рис.3.4.).

     Готова схема генератора  пилоподібних імпульсів зображена  на рис.3.5.

Рис.3.4.Сигнал на виході №3

Рис.3.5. Макетна плата генератора пилоподібних імпульсів

 

3.2.Генератор прямокутних  імпульсів.

     Схема генератора прямокутної та трикутної напруги з незалежним регулюванням переднього та заднього фронтів була вдосконалена захистом від неправильної полярності. Перевагою даної схеми є здатність генерування двох типів імпульсів. Схема зображена на рис.3.6.

Рис.3.6. Схема генератора прямокутних та трикутних імпульсів.

     Розглянемо  схему  генератору  внутрішня синхронізація якого створює трикутник хвилі, схили, яких можуть бути встановлені повністю незалежним управлінням. Одночасно NE555 вихід (вивід 3) забезпечує прямокутну форму хвилі на низький імпеданс, яка синхронізується з трикутним сигналом. Транзистор Q1 замкнутий на землю через діоди D3 і D5. Транзистор Q2 за цей час лінійно розряджає часовий конденсатор С. Напруга на С падає до 1/3Vcc- встановлюється дільник внутрішньої напруги,що зміщує два компаратора в NE5555. Коли напруга напруг на конденсаторі досягає 2/3 Vcc вихід таймера переходить на низький рівень і цикл повторюється.

     Перед початком роботи були  обрані відповідні елементи(таблиця 3) та створена друкована плата в програмному забезпеченні PCAD PCB(рис.3,7).

Рис.3.7.Друкована плата генератору прямокутних та трикутних імпульсів. 

Позначення	Найменування	Кількість
R1,R2,R3,R4,R5	Резистор 100 Ом	5
VR1,VR2	Резистор 1 кОм	2
Q1	Транзистор SS9012	1
Q2	Транзистор SS9013	1
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7	Діод BAV21	7
LED1	Діод	1
NE	Мікросхема NE555	1
C1	Конденсатор 1мкФ,50 В	1

     Таблиця 3. Компоненти  схеми.

     У правому верхньому  кутку було зроблено 8 виводів,для  зручної роботи в лабораторних  умовах. Після травління та паяння  плати,ми перевірили її роботу  підключивши джерело живлення  та осцилограф.

Таблиця 4. Значення виводів.

Номер виводу	Значення
1	Земля (GND)
2	OUT1
3	OUT2
4	База Q1
5	База Q2
6	Колектор Q1
7	Колектор Q2
8	Живлення +15В

 

     Почавши з виводу 2 та 3 ми перевірили роботу генератора та регуляторів(рис.3.8. та 3.9. відповідно). Готова макетна плата зображена на рис.3.9.1.

Рис.3.8. Вольт-амперна характеристика 2 виводу.

Рис.3.9. Вольт-амперна характеристика 3 виводу.

Рис.3.9.1.Готова макетна плата генератора прямокутних та пилоподібних імпульсів.

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

     Метою даної курсової роботи є дослідження та розробка макетних плат для подальших лабораторних робіт. Ці плати реалізовані на аналоговій інтегральній схемі NE555. Аналоговий таймер NE555 – це пристрій для формування (генерації) одноразових і повторюваних імпульсів зі стабільними часовими характеристиками. Використовується у генераторах, модуляторах, реле часу, порогових пристроях та в іншій електронній апаратурі. На друкованих платах використано таймер у пластиковому DIP-корпусі. Мікросхема включає в себе близько 20 транзисторів, 15 резисторів та 2 діоди. Таймер має вісім ніжок, кожна з яких відповідає за певні дії

Після знаходження потрібних схем, були підібрані потрібні елементи для подальшого їх монтажу на плату. У середовищі PCAD PCB були певним чином з’єднанні елементи та розведені доріжки для підготовки до пайки обох схем.

Готові плати наступним чином були перевіренні: підключення до комп’ютера для знаття характеристик, порівнянна з типовими (теоретичними) значеннями і лише після цього у схему були вмонтовані пластмасові ніжки та наклеєні написи для розрізнення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури

1. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. – М.: Издательский дом «Додека-ХХІ», 2005. – 528 с.
2. Интегральный таймер NE555 [Электронный ресурс]: http://electrik.info/main/praktika/654-integralnyy-taymer-ne555.html
3. Описание таймера NE555 [Электронный ресурс]: http://www.joyta.ru/619-opisanie-tajmera-ne555/
4. Форум по электронике [Элетронный ресурс]: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=34397&st=1740
5. Генератор пилообразного напряжения на 555 таймере [Электронный ресурс]: http://zpostbox.ru/sawtooth_wave_generator_based_on_555_timer.html