Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы

Разработка формирователя импульсов трапецеидальной формы - мультивибратора на биполярных транзисторах, триггера на биполярных транзисторах, RC-фильтра, одновибратора в интегральном исполнении. Исследование компаратора на основе операционного усилителя.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
МОСКОВСИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Кафедра “Электронно-вычислительные машины, комплексы, системы и сети”
2. Навыки работы в автоматизированной среде M ultisim 10
М S 10 -автоматизированная среда проектирования схем с возможностью обмена всеми необходимыми данными с другими компьютерами.
Основные характеристики приложения:
· многостраничный графический редактор принципиальных схем, поддерживающий иерархические структуры;
· моделирование динамических систем, заданных функциональными схемами;
· макромодели компонентов могут быть представлены в виде принципиальных электрических схем или в текстовом виде;
· большая библиотека компонентов (начиная резисторами и кончая линиями передачи с потерями, макромодели ОУ, кварцевых резонаторов, датчиков Холла и т.п.)
· графики результатов выводятся в процессе моделирования и после его окончания по выбору пользователя, имеются сервисные возможности обработки графиков;
· многовариантный анализ при вариации параметров и статистический анализ по методу Монте-Карло;
· имеются встроенные средства помощи.
В системе МS10 используется многооконный интерфейс с ниспадающими и разворачивающимися меню. На рисунке, приведенном ниже показано стандартное окно МS10. Теперь поясним назначение компонентов «панели компонентов»:
2. Пассивные компоненты( резисторы, конденсаторы, ключи… )
В основном окне программы производится расстановка всех элементов схемы, выбор их параметров, и соединение по заданной схеме.
Для того, чтобы построить графики входных и выходных сигналов, необходимо включить в схему осциллограф.
Далее запускаем работу схемы и дважды “кликаем” по осциллографу. Открывается новое окно в котором будет изображен график зависимости U от t. Масштаб графиков по оси X указывается в ячейке “РАЗВЕРТКА-ШКАЛА” (1), по оси Y в ячейке “КАНАЛ A-ШКАЛА” (2) для первого сигнала и “КАНАЛ B-ШКАЛА”(3) для второго. Масштабирование для каждой шкалы производится в соответствующих ячейках.
В системе МS используются следующие обозначения производных единиц:
3 . Техническое задание на курсовой проект
импульс трапецеидальный компаратор транзистор
С помощью компьютерной программы Multisim 10 выполнить следующие действия:
ь мультивибратор на биполярных транзисторах одной проводимости;
ь триггер на биполярных транзисторах;
ь интегратор на основе операционного усилителя;
ь компаратор на основе операционного усилителя;
ь стабилизированный 5-вольтовый источник питания с импульсным регулированием (стабилизатор в интегральном исполнении);
провести анализ полученных схем, и графиков работы этих схем;
3) собрать из полученных схем функциональную схему, приведенную на рис.1 (блок-схема) и получить на выходе трапецеидальный сигнал.
2 - делитель частоты на 2 (триггер);
4 .1 Разработка и исследование мультивибратора на биполярных транзисторах
Импульсными генераторами называют электронные устройства, преобразующие энергию источников постоянного напряжения в энергию электрических импульсов. Они могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем или синхронизации.
В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. В ждущем режиме генераторы формируют импульсный сигнал лишь по приходе внешнего (запускающего) сигнала. В режиме синхронизации генераторы вырабатывают импульсы напряжения, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала.
Одним из наиболее распространенных импульсных генераторов является мультивибратор. Мультивибраторы - это импульсные генераторы с положительной обратной связью, в которых усилительные элементы работают в ключевом режиме. Мультивибраторы не имеют ни одного состояния устойчивого равновесия, поэтому относятся к классу автоколебательных генераторов.
Мультивибратор работает без подачи входного сигнала.
Классическая схема мультивибратора на биполярных транзистрорах, разработанная в среде Multisim, представлена на рис.2 и содержит два ключа на транзисторах VT1, VT2 и времязадающие (хронирующие) R1C1-, R2C2-цепи.
Рис.2 Схема мультивибратора на биполярных транзисторах.
При дальнейшем незначительном уменьшении напряжения транзистор Q2 закрывается, после чего на его коллекторе начинает формироваться передний фронт выходного импульса.Этот фронт имеет экспоненциальную форму, поскольку при этом происходит заряд конденсатора C2 по цепи R4-C2-база Q1, приводящий к открытию транзистора Q1 и, следовательно, к подключению к базе Q2 отрицательной обкладкой конденсатора C1, разряжающегося через открытый Q1 и резистор R2. Разряд конденсатора C1 происходит до какого-то напряжения, после чего транзистор Q2 закрывается и аналогичным образом начинается формирование паузы.
Рис.3 выходные сигналы мультивибратора
4 .2 Разработка и исследование триггера на биполярных транзисторах
Триггеры представляют собой простейшие последовательные устройства, общим свойством которых является способность длительно оставаться в одном из двух возможных устойчивых состояний, которые распознаются по значению их выходных сигналов.
В простейшем исполнении триггер представляет собой симметричную структуру из двух логических элементов ИЛИ-НЕ или И-НЕ, охваченных перекрестной положительной обратной связью. Свободные входы служат для управления и называются информационными или логическими. Один из выходов триггера называют прямым, а другой - инверсным. Смена состояний триггера производится внешними сигналами. Начало процесса переключения происходит с приходом положительного перепада напряжения на вход закрытого элемента. Входные сигналы в зависимости от выполняемой роли подразделяются на цифровые (логические), подготовительные (разрешающие) и исполнительные (командные). Сигналы на информационных входах определяют информацию, которая будет записана в триггер. Роль подготовительных и исполнительных сигналов - вспомогательная; с их помощью можно в нужный момент прервать действие триггера, сохранив информацию на выходе. Исполнительные сигналы задают момент приема входной информации триггером и служат для синхронизации работы ряда устройств, образующих функциональный узел.
По способу ввода информации триггеры делятся на асинхронные и синхронные. У асинхронных имеются только информационные входы, а у синхронных еще и синхронизирующий сигнал.
Рис.4 Схема триггера на биполярных транзисторах
Фильтром называется четырехполюсник, содержащий реактивные компоненты, которые либо задерживают, либо пропускают к нагрузке токи (напряжения) одного или нескольких заданных диапазонов частот.
В основе принципа действия фильтра лежит зависимость полного эквивалентного сопротивления от частоты. Наибольшее распространение в маломощных выпрямителях нашли сглаживающие фильтры: L, LC, C и RC (рис.6). Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания (S), который показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации (, для фильтра L: , для LC-фильтра: ,
где -частота сигнала на выходе выпрямителя). На выходе фильтра напряжение оказывается хорошо сглаженным.
L-фильтр LC-фильтр С-фильр RC-фильтр
4 .4 Разработка и расчет одновибратора на основе операционного усилителя
Одновибратором называется генератор одиночных прямоугольных импульсов любой длины. Генератор имеет одно устойчивое состояние равновесия. Схема такого устройства (рис.6) может быть реализована путем затормаживания мультивибратора. В схеме автоколебания заторможены с помощью источника напряжения смещения V1. При этом в исходном состоянии на выходе операционного усилителя (ОУ) напряжение насыщения имеет отрицательную полярность. Т.к. при о/n<1 напряжение на инвертирующем входе V1(1-о)-U_o больше напряжения на инвертирующем входе U_n, где о=R1/(R1+R2)=1/(1+1)=1/2=0.5; n=R3/(R3+R4)=10/11=0.909. При поступлении входного импульса положительной полярности от источника запуска V2, длительность которого меньше длительности выходного импульса, а амплитуда больше [U+nR3/R4], на выходе одновибратора формируется напряжение положительной полярности U. При этом конденсатор С будет перезаряжаться через резистор R2 от исходного напряжения V2(1-о)-U_о до напряжения U_n, после чего на выходе ОУ вновь установится исходное напряжение U_. Длительность сформированного при этом импульса (рис.8) определяется выражением:
Т=oR2Cln{o(U_+U)/[oU+(1-o)V1-nU ]}.
Для рассматриваемого случая U_=U=U и Т=2oR2Cln[1-n/o-(V1/U)(1-1/o)].
Рис 8. Входные и выходные сигналы одновибратора.
4 .5 Разработка и исследование аналогового ключа на биполярном транзисторе
Транзисторный ключ является основным элементом устройств цифровой электроники и очень многих устройств силовой электроники. Параметры и характеристики транзисторного ключа в очень большой степени определяют свойства соответствующих схем.
В цифровой электронике и силовой электронике применяются цифровые ключи. Назначение таких ключей состоит в том, чтобы создать на выходе или напряжение, близкое к нулю (когда ключ открыт), или напряжение, близкое к напряжению питания (когда ключ закрыт, ток, потребляемый нагрузкой, подсоединенной к ключу, достаточно мал).
В информативной электронике используются также и ключи, имеющие другое назначение. Оно состоит в том, чтобы соединять или рассоединять источник входного, содержащего информацию аналогового сигнала и приемник этого сигнала. Такие ключи принято называть аналоговыми. Их также называют аналоговыми коммутаторами. При анализе транзисторных ключей рассматривают два режима - статический и динамический.
При статическом режиме анализируется закрытое и открытое состояние ключа. В закрытом состоянии ключа на его входе низкий уровень напряжения (сигнал логического нуля), при котором оба перехода смещены в обратном направлении (режим отсечки). В открытом состоянии ключа на его входе высокий уровень напряжения (сигнал логической единицы). При этом возможны два режима работы открытого транзистора: работа в линейной области выходной характеристики или в области насыщения.
В активной области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном. В области насыщения оба перехода транзистора смещены в прямом направлении и изменение тока базы не приводит к изменению коллекторного тока. Насыщение ключа достигается увеличением тока базы.
Взаимодействие ключей друг с другом осуществляется через элементы связи. Если уровень напряжения на выходе первого ключа высокий, то на входе другого ключа должен быть уровень, при котором второй ключ открывается и работает в заданном режиме, и, наоборот, если первый ключ открыт, то на входе второго ключа должен быть достаточно низкий уровень, при котором второй ключ закрыт. Цепь связи оказывает существенное влияние на переходные процессы, возникающие при переключении, и, следовательно, на быстродействие ключей. Простейшая схема такого транзисторного ключа, разработанного в среде Multisim10.
Рис.9 Схема аналогового ключа на биполярном транзисторе
4 . 6 Разработка и исследование интегратора на основе операционного усилителя
Операционный усилитель (ОУ) - это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на интегральной схеме и удовлетворяющий следующим требованиям к электрическим параметрам:
· коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности;
· входное сопротивление стремится к бесконечности;
· выходное сопротивление стремится к нулю;
· если входное напряжение стремится к нулю, то выходное напряжение также равно нулю;
· бесконечная полоса усиливаемых частот стремится к бесконечности.
Операционный усилитель, как и любой другой усилитель, предназначен для усиления мощности входного сигнала. Название “операционный” он получил от аналогов на дискретных компонентах, выполнявших различные математические операции (суммирование, вычитание, логарифмирование и др.) в основном в аналоговых ЭВМ. В настоящее время операционным называют усилитель, выполненный в виде интегральной микросхемы. Операционные усилители в настоящее время используются в самых различных электронных устройствах. Их широко применяют как в аналоговых, так и в импульсных устройствах электроники.
Рассмотрим интегратор на основе ОУ. Интегратор - электронная схема, выходной сигнал которой пропорционален интегралу от входного. На этой схеме конденсатор в цепи обратной связи ОУ подсоединен между суммирующим входом и выходом интегратора.
При воздействии постоянного входного напряжения напряжение на выходе интегратора является линейной функцией времени. Если входное напряжение действует неопределенно долгое время, выходное напряжение будет изменяться до тех пор, пока не достигнет величины напряжения насыщения ОУ. Это происходит потому, что по постоянному току интегратор является усилителем с разомкнутой петлей ОС.
Рис.10 Схема интегратора на основе операционного усилителя
Рис.11 Входные и выходные сигналы интегратора на основе операционного усилителя
4 . 7 Разработка и исследование компаратора на основе операционного усилителя
Компаратор является одним из важнейших элементов преобразовательной техники, в частности, аналого-цифровых преобразователей, систем предельного контроля и т.п.
Основная функция состоит в сравнении входного сигнала с эталонным (опорным). В компараторах состояние выходного сигнала изменяется при превышении входным сигналом порогового значения. Они могут выполняться на базе различных элементов в том числе и на операционных усилителях (ОУ). При этом усиление входного сигнала значительно лишь в близи порога, в основном работа ОУ происходит в области ограничения выходного напряжения (отрицательной или положительной).
Компаратор должен переключаться из одного состояния в другое с максимально возможной скоростью. Время срабатывания - время, необходимое для переключения компаратора из одного состояния в другое. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения показывает, насколько быстро измениться выходной сигнал в процессе переключения.
Если напряжение Ui, поступающее на вход компаратора, содержит помеху, то это приводит к ложным срабатываниям. Для их предотвращения применяют цепь положительной обратной связи, за счет которой часть выходного напряжения подается на не инвертирующий вход. Такой компаратор называется компаратор с гестерезисом, его принципиальная схема, разработанная в среде Multisim.
Рис.12 Схема компаратора на основе операционного усилителя
При введении в схему элементов положительной обратной связи (делитель на резисторах R1, R2) изменяется опорное напряжение. В результате компаратор будет переключаться из состояния с высоким уровнем выходного напряжения. Как только входное напряжение Ui превысит опорное напряжение V1, выходное напряжение компаратора начнет уменьшаться и через резистор R2 передаваться на не инвертирующий вход, стимулируя дальнейшее падение выходного напряжения. За счет положительной обратной связи этот процесс происходит лавинообразно, и компаратор быстро переключается в противоположное состояние.
Расчет элементов схемы несимметричного мультивибратора на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом и каналом p-типа. Исследование типичных форм прямоугольных колебаний. Построение временных диаграмм мультивибратора на биполярных транзисторах. контрольная работа [1,0 M], добавлен 21.09.2016
Классификация ЛЭ двухступенчатой логики на биполярных транзисторах. Транзисторно-транзисторные ИМС (TTL). Базовая схема элемента T-TTL, его модификации. Характеристика ЛЭ на полевых МДП-транзисторах. Сравнение ЛЭ на биполярных и МДП-транзисторах. реферат [1,8 M], добавлен 12.06.2009
Характеристика свойств и принципов действия усилителей низкой частоты на биполярных транзисторах. Основные методики проектирования и расчета генераторов колебаний прямоугольной формы с управляемой частотой следования импульсов. Эскиз источника питания. курсовая работа [56,0 K], добавлен 20.12.2008
Расчет и проектирование управляемого формирователя импульсов, используя заданные входные и выходные параметры. Структурная схема управляемого формирователя импульса и расчет его конструктивных частей: усилителя, мультивибратора, цифрового устройства. контрольная работа [157,3 K], добавлен 20.10.2011
Общая характеристика RC-усилителя, его назначение и свойства. Изучение взаимосвязи между каскадами RC-усилителя, его амплитудных и частотных характеристик. Построение эквивалентной схемы по электрической принципиальной и расчет ее основных элементов. лабораторная работа [186,5 K], добавлен 09.06.2013
Классификация и параметры усилителей, влияние обратной связи на их характеристики. Усилительные каскады на биполярных транзисторах. Проектирование сумматора на основе операционного усилителя. Моделирование схем с помощью программы Electronics Workbench. курсовая работа [692,4 K], добавлен 24.01.2018
Расчёт выходного каскада радиопередатчика на биполярных транзисторах на заданную мощность; выбор схем, транзисторов, элементов колебательных систем, способа модуляции. Расчёт автогенератора, элементов эмиттерной коррекции; выбор варикапа и его режима. курсовая работа [206,4 K], добавлен 11.06.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Контрольная работа по теме Расчет трансформаторной подстанции
Реферат На Тему Классификация Гласных
Доклад: Виды совместимости понятий
Дипломная работа по теме Организация бюджетного процесса в РФ
Реферат: Операции по ввозу и вывозу валютных ценностей в РФ и из РФ
Особенности Перевода Реалий Курсовая Работа
Реферат: Электромагнитный расчет. Скачать бесплатно и без регистрации
Миоглобин И Гемоглобин Транспорт Кислорода Реферат
Курсовая работа по теме Налоги: сущность, виды и функции
Дипломная работа по теме Кинетические закономерности получения 10-карбоксиметилен-9-акриданона и некоторых его производных циклизацией N,N-дифенилглицин-2-карбоновой кислоты в полифосфорной и концентрированной кислотах
Эссе Каков Он Современный Ребенок
Реферат: Рабство в Древней Греции
Курсовая Работа На Тему Балки Подкрановые Стальные Для Мостовых Электрических Кранов Общего Назначения Грузоподъемностью До 50 Т
Реферат: Классификация приложений для работы с базами данных. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа На Тему Теория Монетаризма И Условия Ее Применения
Дипломная Работа По Несовершеннолетним
Этические и юридические аспекты применения генных технологий
Реферат по теме Религиозные объединения в России
Древовидные структуры
Дипломная работа: Возникновение Османской империи
Методы контроля оптико-механических приборов и приборов ночного видения - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат
Формирование кадрового резерва государственной службы - Государство и право курсовая работа
Световой режим и биологические процессы в озерах - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа