Генератор пилообразных колебаний

Пилообразные колебания отличаются от треугольных временем на­растания и спада. Генератор пилообразных колебаний состоит из двух каскадов (рис. 5.4).

рис. 5.4

Первый каскад, реализованный на ОУ1, выполня­ет функцию порогового детектора. Напряжение на его выходе будет перебрасываться от + U_вых.max до – U_вых.max, когда напряжение на выходе интегратора ОУ2 станет достаточно отрицательным, чтобы в точке х установился потенциал, отрицательнее потенциала «земли». При этом начинается рост в положительном направлении U_вых и когда потенциал точки х станет несколько положительнее потенциала «зем­ли», выходное напряжение порогового детектора вновь перебрасывает­ся от – U_вых.max к + U_вых.max Нарастание U_вых в отрицательном нап­равлении происходит дольше, чем в положительном, так как скорость, с которой заряжается конденсатор С, при изменении полярности U_вых изменяется. Действительно, когда U_вых равно отрицательному напряже­нию насыщения ОУ, конденсатор С заряжается через R 1 и смещенный в прямом направлении диод VD 1. Когда U_вых равно положительному, нап­ряжению насыщения ОУ, конденсатор С заряжается через R 2. Вследствие этого R 1 и R 2 определяют частоту колебаний выходного напряжения схемы U_вых, а их соотношение R 1/ R 2 – отношение длительностей на­растания и спада.

Мостовой генератор Вина

рис. 5.5

На рис 5.5 приведена схема генератора синусоидальных колеба­ний с мостом Вина. Мостовой генератор Вина образуется элементами R 1, R 2, C 1 и С2. Сигнал в точке х мостовой цепи Вина представляет собой входной сигнал, поступающий на неинвертирующий вход ОУ и на определенной частоте f совпадающий по фазе с сигналом U_вых. Эта частота

 

при R 1 = R 2 и C 1 = C 2.

На частотах ниже f сигнал обратной связи в точке х опережает U_вых по фазе, а на частотах выше f он запаздывает относительно U_вых. Поэтому максимальное значение сигнал обратной связи имеет при совпадении по фазе с выходным сигналом на частоте f, которая и является выходной частотой генератора. Подстройка амплитуды выход­ного напряжения осуществляется с помощью потенциометра R 3. Диоды VD 1 и VD 2 ограничивают амплитуду сигнала обратной связи.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему генератора прямоугольных импульсов.

2. Снять и построить зависимости f = f (R) при R_A / R_B = 3,10.

3. Собрать схему генератора треугольных колебаний.

4. Снять осциллограммы выходных напряжений генератора при различных значениях R 1.

5. Собрать генератор пилообразных колебаний, (времена спада и нарастания задаются преподавателем)

6. Снять и построить в одном масштабе осциллограммы U_вых ин­тегратора и U_вых порогового детектора.

7. Задавшись значением частоты генерируемых колебаний рассчи­тать параметры элементов мостового генератора Вина.

8. Собрать схему генератора. Снять осциллограмму выходного о напряжения и сравнить ее параметры с расчетными.

Составление отчета

Отчет должен содержать:

а) принципиальные схемы исследуемых генераторов;

б) снятые экспериментально осциллограммы выходных напряжений генераторов;

в) выводы по работе.

4. Контрольные вопросы

1. Если в схеме, показанной на рис 5.1, R_А = 100 кОм, R_B = 10 кОм, R = 20 кОм и С = 1 мкФ, то чему равна выходная частота f?

2. Если R_А = 200 кОм, R_B = 20 кОм и С = 1 мкФ, то какое значение R следует выбрать в схеме показанной на рис 5.1, чтобы получить на выходе частоту, равную 100 Гц?

3. Если в схеме приведенной на рис 5.3 С 1 уменьшить на поря­док, то как это отразится на форме выходного напряжения U_вых?

4. Что произойдет, если в схеме, показанной на рис 5.4, диод VD 1 включить в обратном направлении?

5. Какие значения C 1, C 2 и R 2 следует выбрать, чтобы при R 1 = 160 кОм получить на выходе схемы (рис 5.5) частоту 478 Гц?