Теоретические сведения и методические указания.

В вычислительной технике, радиотехнике, телевидении, системах автоматического управления используют генераторы, колебаний несинусоидальной формы (прямоугольной, треугольной и т. д.). Генераторы, предназначенные для получения колебаний прямоугольной формы, называют мультивибраторами.

Помимо операционных усилителей для реализации генераторов прямоугольных импульсов используют специализированные микросхемы – таймеры.

Таймерами называют устройства, предназначенные для получения точных интервалов времени. Такие устройства реализуют как на биполярных, так и на МОП-транзисторах. Упрощенная схема таймера КР1006ВИ1 (зарубежный аналог – NE555) показана на рис. 7.1. Цепь на рис. 7.1 содержит два компаратора, RS-триггер, транзистор VT, работающий в ключевом режиме. Делитель напряжения, образованный тремя одинаковыми резисторами, формирует опорные напряжения для компараторов.

Рис. 7.1

Пороговое напряжение компаратора А1 . Пороговое напряжение второго компаратора . Неинвертирующий вход компаратора А1 является пороговым входом таймера. На инвертирующий вход компаратора А2 подается сигнал, управляющий запуском RS-триггера.

Цифрами на рис. 7.1 обозначены выводы интегральной схемы:

Схема мультивибратора на основе таймера показана на рис. 7.2.

Конденсатор С заряжается через цепочку , до напряжения, равного . В этот момент срабатывает компаратор А1 и RS-триггер переводит транзистор VT в режим насыщения. Конденсатор разряжается через резистор .

Рис. 7.2

Когда напряжение конденсатора достигает значения , компаратор А2 переключает триггер и транзистор переходит в режим отсечки. Конденсатор вновь начинает заряжаться. Таким образом, таймер в схеме на рис. 7.1 используется как ключ, управляемый напряжением.

Процессы заряда и разряда конденсатора периодически повторяются. При этом на выходе формируются импульсы с временными интервалами и . Период повторения импульсов . Временные диаграммы напряжений и показаны на рис. 7.3.

Величину называют скважностью импульсной последовательности. Скважность импульсов на выходе
рассматриваемого мультивибратора

.

Из последнего равенства следует, что скважность импульсов, генерируемых схемой на рис. 7.2, не превышает двух.

Рис. 7.3

Мультивибраторы на основе интегральных таймеров обеспечивают высокую стабильность частоты повторения импульсов. Это объясняется тем, что длительность временных интервалов задает внешняя цепь – – , параметры которой не зависят от напряжения источника питания и слабо зависят от температуры.

Рекомендации по сборке схем

При сборке схем мультивибраторов использовать модель таймера 555D из библиотеки EVAL.slb.

Предварительный расчет

 Рассчитать сопротивления резисторов и в схеме мультивибратора на рис. 7.4, обеспечивающие заданные значения частоты и скважности импульсов. Исходными данными для расчета (табл. 7.1) являются частота повторения импульсов , скважность импульсов S, емкость конденсатора С.

1. Результаты расчетов записать в отчет.

Таблица 7.1

Вар.	, кГц	C, нФ	S	, В
1	100	1.00	1.50	15
2	100	1.20	1.33	12
3	120	0.68	1.20	15
4	50	1.00	1.50	10
5	75	1.34	1.33	15
6	50	1.50	1.50	10
7	75	1.50	1.60	12
8	120	0.68	1.33	15
9	60	1.00	1.20	15
10	150	0.50	1.50	12

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему мультивибратора на интегральном таймере (рис. 7.4).
2. Установить значения элементов, полученные в ходе предварительного расчета.
3. Установить напряжение питания в соответствии с табл. 7.1.
4. Скопировать моделируемую цепь в отчет.
5. В режиме Transient получить и скопировать в отчет графики напряжений на выходе мультивибратора и на конденсаторе С1.
6. Определить и записать в отчет период и скважность колебаний на выходе мультивибратора.

Рис. 7.4

Контрольные вопросы и задания

1. Объясните, как работает таймер, изображенный на рис. 7.1.

2. Объясните, как работает мультивибратор на основе интегрального таймера.

3. Зависит ли период повторения импульсов на выходе мультивибратора от напряжения питания? Проверьте свой ответ.

4. Как изменится частота колебаний мультивибратора на рис. 7.2, если емкость конденсатора увеличить в два раза?

5. Как зависят параметры импульсов мультивибратора от сопротивлений резисторов и ?

6. Какой может быть скважность импульсов, генерируемых схемой на рис. 7.2?

Лабораторная работа №8

Тема работы:Исследование аналоговых фильтров

Цель работы:Исследование и сравнительный анализ частотных и временных характеристик фильтров Баттерворта и Чебышева.