 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Часть 2. Мультивибратор на таймере 555
 |
2.1. Рассчитайте номиналы элементов схемы несимметричного мультивибратора на ОУ (рис. 1), исходя из технического задания на данную лабораторную работу (ТЗ-мультивибратор.doc).
Рис. 2.1. Принципиальная схема несимметричного мультивибратора на таймере 555.
 |
Несимметрочный мультивибратора, схема которого представлена на рис. 2.1., генерирует прямоугольные импульсные напряжения с длительностью Т1, которая может быть как больше, так и меньше длительности паузы Т2. Без учета сопротивлений диодов длительность положительного импульса Т1 определяется как
а длительность паузы Т2 как
 |
Резисторы Rt1 и Rt2 определяют токи через диоды D1 и D2, которые во время генерации меняются от максимальной величины Imax, равной
 |
до минимальной Imin, равной
 |
Рекомендуется задаться минимальным током во времязадающей цепи на уровне Imin=10 мкА при использовании диодов с током насыщения (тепловым) Is порядка (1 –10) пикоампер и по заданному току Imin определить сопротивление резистор Rt для цепи, определяющей наиболее длительный процесса Т1 или Т2. Тогда для получения тока Imin сопротивление Rt должно быть равно
В этом случаи конденсатора Ctor определится из условия получения заданного наиболее длительного процесса Т1 или Т2 и его величина определяется как
 |
В исследуемой схеме следует использовать конденсатор Ct с номиналом согласно стандартного ряда Е24. Из ряда Е24 выбирается ближайшая величина Ct к Ctor в сторону увеличения, а после этого вычисляются величины сопротивлений времязадающих цепей
Сопротивления резисторов определите с точностью до 1 Ома и используйте их величины при моделировании. Такой метод определения параметров времязадающих цепей исследуемой схемы соответствует на практике построению схемы с постоянным конденсатором и двух переменных (либо построечных) резисторов.
2.2.
Исследуйте параметры генерируемых напряжений на времязадающим конденсаторе V(С) и на выходе таймера V(Out).
На рабочем поле МС7 наберите принципиальную схему несимметричного мультивибратора с рассчитанными номиналами элементов согласно рис. 2.1. На схеме обозначьте именами C и Out узлы, которые отражают напряжения на времязадающем конденсаторе Ct и выходе таймера. Закажите время проведения анализа Transient, соответствующее времени (2.5 – 3)*Т с шагом расчета не более Т/1000. Откажитесь от проведения предварительного расчета исследуемой схемы по постоянному току и выберете нулевые начальные условия (Zero). Закажите построение на одном графике изменения напряжений на времязадающем конденсаторе V(C), на выходе таймера V(Out) и двух постоянных уровней (1/3)*V1 и (2/3)*V1, где V1 напряжение источника питания таймера. Пример заполнения окна параметров проведения анализа Transient для схемы с расчетными параметрами генерации импульсов длительностью Т1=20 мкс и паузой Т2=80 мкс представлен на рис. 2.2.
 |
Рис.2.2. Окно параметров проведения анализа Тransient для несимметричного мультивибратора с длительностью импульса Т1=20 мкс и паузой Т2=80 мкс.
После заполнения окна Transient Analysis Limits дайте команду на его проведения (Run). Если при автоматическом выборе масштаба построения графиков исследуемые осциллограммы напряжений занимают менее 50% площади экрана, то повторите расчет с выбранным Вами масштабом. На полученных осциллограммах обозначьте характерные времена Т1, Т2, Т для стационарного режима генерации и длительности первого импульса Т11, как показано на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Осциллограммы напряжений на времязадающем конденсаторе V(C) и на выходе таймера V(Out).
В рассмотренном примере согласно рис. 2.3. длительность импульса Т1=21.9 мкс, длительность паузы Т2=86.3 мкс и период колебаний Т=108.3 мкс (по расчету должно быть Т1=20 мкс, Т2=80 мкс и Т=100 мкс). Длительность первого импульса Т11=34.3 мкс, т.е. Т11>Т1.
Полученные осциллограммы напряжений сохраните в своем рабочем Word-файле.
Для определения фронтов генерируемых импульсов анализ Transient проведите в два этапа. Первый этап анализ проводится с нулевыми начальными условиями на отрезке времени менее на 2 – 5 мкс, чем время начала генерации третьего импульс (например, согласно рис. 2.3 это время равно 225 мкс). По окончанию анализа состояние схемы запоминается (Transient – State Variables Editor..(F12)), а на втором этапе задают начальные условия, которые считываются (Read) из созданного на первом этапе файла, и длительность расчета такой величины, чтобы просмотреть начало генерации третьего импульса (по рис. 2.3. 10 мкс). На данном этапе расчета рекомендуется установить шаг расчета 1 нс. При просмотре результатов второго этапа расчета используйте пиктограмму Scale Mode (F7) для представления отрезка времени с передним фронтом выходного импульса в более крупном масштабе. Для определения длительности фронта обратитесь к пиктограмме Сursor Mode (F8), когда одновременно определяются координаты двух точек с помощью левой и правой мышки. За длительность фронта t примите время изменения выходного напряжения таймера от 0.1V1 до 0.9V1 (V1 – напряжение питания таймера). Полученный по данной методике фрагмент осциллограммы выходного напряжения для рассматриваемого примера показан на рис. 2.4.
 |
Рис. 2.4. Фрагмент осциллограммы выходного напряжения таймера для определения длительности t переднего фронта.
Согласно полученному результату моделирования длительность переднего фронта импульса несимметричного мультивибратора на таймере равна 5 нс.
 |
Используя двухэтапный анализ аналогично можно определить и длительность заднего фронта, как показано на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Фрагмент осциллограммы выходного напряжения таймера для определения длительности t заднего фронта.
Из рис. 2.5. следует, что длительность заднего фронта в мультивибраторе на таймере составляет 2 нс.
2.3 Исследуйте влияние конденсатора Ct на длительности генерируемых импульсов и их период.
На схеме уменьшите номинал конденсатора в 10 раз и проведите по выше представленной методике анализ Transient для определения длительностей генерируемых импульсов.
По окончанию работы составьте отчет, в котором должны быть приведены расчеты исследуемых схем, краткая методика моделирования и ее результаты, приведено сравнение обоих исследуемых схем, объяснены расхождения результатов моделирования с теоретическими в тех случаях, когда они наблюдаются.
Поиск по сайту: