Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Контрольная работа: Генератор гармонических колебаний на операционных усилителях

Название: Генератор гармонических колебаний на операционных усилителях
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: контрольная работа Добавлен 15:15:43 16 ноября 2010 Похожие работы
Просмотров: 3385 Комментариев: 3 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Содержание

§1. Техническое задание

§2. Теоретические соображения

§3. Выбор RC-цепочки

§4. Расчёт элементов схемы генератора

§5. Требования к источнику питания

§6. Заключение

§7. Список литературы


§1. Техническое задание

Выполнить электрический проект генератора гармонических колебаний на операционном усилителе, удовлетворяющего следующим условиям:

1. Частота генерируемых колебаний fг = 8 кГц;

2. Амплитуда выходного напряжения: Uм.вых. 5 В;

3. Сопротивление нагрузки Rн = 75 Ом (кабель);

4. Сформулировать требования к источнику питания;

§2. Теоретические соображения

Генератором гармонических колебаний называют устройство, без постороннего возбуждения преобразующее энергию источника питания в энергию гармонических колебаний. Схемотехнически генератор – это усилитель с глубокой положительной обратной связью. Глубина ПОС подбирается такой, при которой усилитель самовозбуждается и генерирует незатухающие колебания.

Различают генераторы с внешней и внутренней ПОС. Однако, исходя из условий технического задания к курсовому проекту, генераторы с внутренней ПОС не рассматриваются.

Генераторы с внешней ПОС реализуются на усилителе, с выхода которого часть энергии колебания возвращается на вход. Такой генератор представим структурной схемой, показанной на рис. 1. Он состоит из усилителя К и цепи ПОС g. Частотная избирательность, цепи ПОС может обеспечиваться при помощи LC-контуров, пьезоэлектрических и электромеханических резонаторов, а также RC-цепей. Наиболее распространены LC- и RC-генераторы.

Частота колебаний в LC-генераторе fг близка к резонансной частоте контура: f0 .

Отсюда видно, что для генерирования колебаний с низкими частотами требуются большие индуктивности и емкости, применение которых ни технологически, ни конструктивно не оправдано.

Частота колебаний RC-генераторов пропорциональна частоте среза RC-цепочек

fг

Малогабаритные резисторы и конденсаторы могут иметь большие номинальные значения параметров, поэтому RC-генераторы предпочтительны в низкочастотной части диапазона. Верхний частотный предел RC-генераторов ограничивается значениями паразитных емкостей и минимальными сопротивлениями R, при которых допустимые силы токов усилителей еще обеспечивают напряжение требуемой амплитуды. Практически такие генераторы используются для генерирования колебаний, частоты которых достигают сотен килогерц.

Учитывая все выше написанное и то, что необходимо выполнить генератор гармонических колебаний с частотой fг = 8 кГц. в качестве частотно избирательной цепочки ПОС выбираю RC-цепь, а усилительным элементом по заданию является операционный усилитель (ОУ).


§3. Выбор RC-цепочки

RC-цепочка может быть подключена как к инвертирующему, так и к неинвертирующему входу ОУ. При подключении RC-цепочки к инвертирующему входу ОУ она должна вносить фазовый сдвиг, равный . Пример такого генератора показан на рис. 2. Недостаток RC-генератора на инвертирующем усилителе – большое число (не менее 6) элементов в цепи отрицательной обратной связи (ООС), поэтому чаще применяются RC-генераторы с неинвертирующим усилителем. Т.е. RC-цепочка подключается к неинвертирующему входу ОУ.

На низких и средних частотах хорошим источником синусоидальных колебаний с малым уровнем искажений служит генератор с мостом Вина (рис. 2). Идея его состоит в том, чтобы создать усилитель с обратной связью, имеющий сдвиг фазы 0° на нужной частоте, а затем отрегулировать петлевое усиление таким образом, чтобы возникли автоколебания. Для гарантированного возбуждения автогенератора при любых колебаниях параметров усилителя и цепи ПОС петлевое усиление должно быть несколько большим, чем единица. После возникновения автоколебаний их амплитуда стабилизируется, в конечном счете, на таком уровне, при котором за счет нелинейного элемента в петле коэффициент усиления снижается до единицы. Упомянутая нелинейность проявляется в амплитудной характеристике ОУ.

Рис. 2


Коэффициент передачи моста Вина

g=Z2/(Z1+Z2) где Z1=R1+1/(j×w×C1), Z2=R2/(1+j×w×C2×R2)

Если R1=R2=R и C1=C2=C то

g=1/(3+j(w×C×R-1/( w×C×R)))

Коэффициент будет вещественным на частоте w0, определяемой из уравнения

w0×C×R-1/(w0×C×R)=0

откуда частота автоколебаний

w0=1/(R×C)

Так как на этой частоте g = 1/3, то для выполнения условия Кg = 1 усилитель при замкнутой цепи ООС должен иметь коэффициент усиления немного больше трех. При меньшем усилении колебания затухают.

§4. Расчет элементов схемы генератора

Рис. 3

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 3. В этой схеме усилительный элемент (ОУ) охвачен положительной и отрицательной ОС.

ОУ в совокупности с ООС, которая представляет собой делитель, составленный из резисторов R3 и R4, является неинвертирующим усилителем. Коэффициент усиления усилителя, при котором возбуждаются колебания, должен быть не меньше трех. Аналитическое выражение для рассчета коэффициента усиления имеет следующий вид: Ku = R3/R4 + 1. Таким образом, для устойчивой генерации, сопротивление резистора R3 должно быть больше сопротивления R4 как минимум в два раза.

ПОС является уже рассмотренный мост Вина (R1, R2, C1, C2).

После возбуждения, за счет нелинейности амплитудной характеристики ОУ коэффициент усиления усилителя будет равен трем, а петлевое усиление единице, что обеспечит генерацию сигнала заданной частота с амплитудой, которая будет равна выходному напряжению в режиме насыщения ОУ.

Рассчитаем элементы схемы:

fг = 8кГц тогда RC = 1/(2*Pi*f) , где R=R1=R2, а C=C1=C2.

R выбираем так, чтобы не перегрузить ОУ по входному току, а ОУ, в свою очередь, должен обладать большим входным и малым выходным сопротивлениями, а также достаточно большим значением входного тока. В качестве операционного усилителя выбираю К153УД1Б.

Его электрические параметры:

Коэффициент усиления: К > 10000

Входной ток: Iвх < 2000 нА

Сопротивление нагрузки: Rн > 2 кОм

Входное сопротивление: Rвх > 0,2 мОм

Выходное сопротивление: Rвых < 200 Ом

Выходное напряжение: Uвых 9 В

Задаемся сопротивлением R:

R = 47 кОм, тогда С = 1/(2*Pi*8000*47000) = пФ.

Таким образом:

R1 = R2 = 47 кОм

С1 = C2 = 430 пФ

Сопротивления R3 и R4 выбираем таким образом, чтобы

R3/R4 > 2 и R3+R4 >> Rвых ОУ

тогда получим:

R3 = 150 кОм,

R4 = 70 кОм

Схема (рис. 3.) с рассчитанными выше номинальными параметрами элементов, будет генерировать синусоидальные колебания с частотой 8 кГц и выходным напряжением порядка 9 В.

Для согласования с нагрузкой Rн = 75Ом на выходе необходимо поставить эмиттерный повторитель, который должен удовлетворять следующим требованиям: обладать входным сопротивлением намного большим выходного сопротивления генератора, и малым, намного меньшим сопротивления нагрузки, выходным сопротивлением.

Рис. 4

Выходное сопротивление генератора – это сопротивление неинвертирующего усилителя (ОУ, R3, R4, где R3 и R4 - ООС), которое приближенно находится по формуле:

,

Рис. 5

Рис. 6

Где Rвых – выходное сопротивление ОУ,

Кu – коэффициент усиления усилителя,

g - глубина ООС.

= 200 Ом.

В качестве повторителя, который соответствует всем перечисленным требованиям, подходит ОУ К153УД1Б включенный по схеме рис. 4.

Коэффициент передачи повторителя К = 1.

Входное сопротивление

,

Где К – коэффициент усиления ОУ,

Rвх – входное сопротивление ОУ,

Rсф – входное сопротивление ОУ по синфазному сигналу, измеренное на входе (+) относительно земли или общей точки. На низких частотах это сопротивление составляет примерно 100 МОм.

вх.п.=Ом = 100 МОм.

Выходное сопротивление

,

Где Rвых – выходное сопротивление ОУ.

Ом.


Таким образом:

вх.п. = 100 МОм >> = 200 Ом, и = 0.02 Ом << Rн = 75 Ом,

эмиттерный повторитель на ОУ К153УД1Б полностью соответствует предъявляемым ему требованиям, а окончательная схема генератора приведена на рис. 5.

Разделительные емкости С3, С4 выбираются таким образом, чтобы их коэффициенты передачи Кп.р. были не меньше . Это означает, что на каждом из разделительных конденсаторов должно выделяться не больше чем полезной мощности, поступившей от источника.

Кп.р.=,

Где fг – частота генерируемых колебаний,

Ср – емкость разделительного конденсатора. В нашем случае – это С3 и С4,

R – полезное сопротивление, на котором должна выделяться основная часть поступившего напряжения. В нашем случае R - этовх.п. и Rн.

Приняв Кп.р. = 0.99, определим значение емкостей:

C3 = = 0,04 пФ,

С4 = = 5,4 нФ.


Итак, окончательные значения элементов схемы (рис. 5.):

DA1, DA2 – операционные усилители серии К153УД1Б,

R1 = R2 = 47 кОм,

R3 = 150 кОм,

R4 = 70 кОм,

С1 = C2 = 430 пФ,

C3 = 0,04 пФ,

С4 = 5,4 нФ.

§5. Требования к источнику питания

Для питания ОУ требуется два источника питания: положительное +Uп и отрицательное –Uп относительно земли. Обычно на схемах условно источник питания не показывают.

Для ОУ К153УД1Б напряжение питания равно В.

Рис.6. Зависимость минимального значения коэффициента усиления и максимальных выходных напряжений ОУ К153УД1Б от напряжений источника питания.

Ряд параметров ОУ зависит от стабильности источников питания. Поэтому последние должны быть хорошо отфильтрованы и стабилизированы. Допускается разброс значений напряжения питания в пределах % и пульсации не более 5 мВ эффективного значения. Допускается использование ОУ в диапазоне питающих напряжений от до В. Однако, это влияет на коэффициент усиления и максимальное выходное напряжение (рис. 6.), что в свою очередь приводит к некоторому изменению и соответствующему перерасчету параметров генератора.

Для предотвращения паразитной генерации по цепям питания около каждого ОУ рекомендуется заблокировать цепи питания +Uп и –Uп конденсаторами емкостью 0,01 – 0,05 мкФ.


§6. Заключение

В заключении хочется отметить, что схема выполненного генератора в некоторой степени идеализирована. Я абстрагировался от некоторых физиологических свойств ОУ. Таких, как искажение сигнала при насыщении усилителя.

На практике форма автоколебаний такого генератора может отличаться от синусоиды. Это объясняется тем, что необходимый для устойчивой генерации петлевой коэффициент усиления Кg достигается за счет нелинейности амплитудной характеристики ОУ, для чего ОУ входит в режим насыщения, и генерируемые колебания могут искажаться.

Для получения гармонических колебаний с малыми искажения, обратная отрицательная связь ОУ (делитель, состоящий из резисторов R3 и R4) должна быть инерционно-нелинейной цепью. Такие инерционно-нелинейные цепи на практике называются цепями автоматической регулировки усиления (АРУ). Принципиально расчет такого генератора не отличается от расчета, выполненного в данном проекте, за исключением дополнительной сложности в расчете цепей АРУ.


§7. Список литературы

1. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., “Энергия”, 1975.

2. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. – 248 с., ил.

3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – 2-е изд., переб. И доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. – 304 с., ил.

4. Проектирование и применение операционных усилителей / Под ред. Дж. Грэма, Дж. Тоби, Л. Хьюлсмана. – М.: Мир,1974. – 510 с.

5. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. 2-е изд., перераб. И доп. – М.; Радио и связь, 1985, - 256 с., ил.

6. Вениаминов В.Н., Лебедь О.Н., Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: Справ. пособие. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.; Радио и связь, 1989. 240 с., ил. – (Массовая радио библиотека; Вып. 1143).

7. Кауфман М., Сидман А.Г. Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справочник. В 2-х т. Т. 1: Пер с англ./ Под ред. Ф.Н. Покровского. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 368 с.:ил.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений06:44:16 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
15:30:15 25 ноября 2015
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
15:22:48 25 ноября 2015

Работы, похожие на Контрольная работа: Генератор гармонических колебаний на операционных усилителях
Электронный генератор тока
БИЛЕТ №7 7-1 Электронные генераторы: назначение, классификация, применение, разновидности Генератор, или автогенератор - это самовозбуждающаяся ...
Сигнал ПОС подается на базу транзистора через разделительный кондер, сопротивление которого на частоте генерации мало.
Поскольку каждый реальный элемент моста Вина имеет некоторый разброс параметров, даже незначительное несоблюдение условия R3=2R4 приведет либо к нарастанию амплитуды колебаний ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: шпаргалка Просмотров: 3883 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
... лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов
Аннотация В данном дипломном проекте был разработан лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов, а именно: устройства ...
С выходного усилителя импульсное напряжение поступает на серводвигатель генераторного агрегата, воздействуя на первичный двигатель генератора таким образом, чтобы активные нагрузки ...
Тиристор открывается, замыкает выходную цепь формирователя и на усилитель поступает управляющий сигнал напряжением 25В, частотой 50 Гц.
Раздел: Рефераты по транспорту
Тип: дипломная работа Просмотров: 3955 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 1 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать
Теория
Введение Умение решать сложные научно-технические задачи основная функция современного инженера электронной техники. Научиться решать такие задачи ...
Входные и выходные сопротивления усилителя на транзисторах, включенных в схему с ОЭ, отличаются меньше, чем в схеме с ОБ, что облегчает построение многокаскадных усилителей.
2.10, б даны временные диаграммы коллекторного тока в режимах усиления класса "А" и "В". Форма коллекторного тока дает представление об уровне нелинейных искажений в выходном ...
Раздел: Рефераты по радиоэлектронике
Тип: реферат Просмотров: 2293 Комментариев: 8 Похожие работы
Оценило: 6 человек Средний балл: 2.2 Оценка: 2     Скачать
Электрические аппараты
Раздел 1. Основы теории электрических аппаратов Лекция № 1 Электрический аппарат - это электротехническое устройство, которое используется для ...
Равенство (10.2) не зависит от колебаний питающего напряжения, сопротивления нагрузки и частоты источника.
12.23) поступает в логический блок ЛС, на триггеры 77, Т2 и логический элемент И. Полученная в ЛС система прямоугольных импульсов через дифференцирующую цепочку RC подается на ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: учебное пособие Просмотров: 16841 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 3 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно     Скачать
Измеритель коэффициента шума
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Радиотехнический факультет ...
- исключать дополнительную погрешность измерения, обусловленную изменением выходного сопротивления генератора шума при его работе в режиме модуляции.
Таким образом, при выборе АЦП важно учесть такие характеристики как: разрядность, частота дискретизации, SINAD, SNR, SFDR, наличие управляемых логических входов (Dither, Randomizer ...
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: дипломная работа Просмотров: 2894 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Проектирование цепей коррекции, согласования и фильтрации усилителей ...
Министерство образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра ...
усилитель мощности, предназначенный для обеспечения необходимых энергетических характеристик электромагнитных колебаний.
При проектировании широкополосных передатчиков малой и средней мощности основной целью применения выходной КЦ усилителя этого передатчика является требование реализации постоянной ...
Раздел: Рефераты по радиоэлектронике
Тип: реферат Просмотров: 355 Комментариев: 4 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Приемник цифровой системы передачи информации ВЧ-каналом связи по ВЛ
РЕФЕРАТ Целью дипломной работы является разработка функциональной схемы блока приемника цифровой системы передачи информации высокочастотным каналом ...
Блок опорных частот вырабатывает колебания, необходимые для преобразования частот в приемнике и синхронизации его схем.
где [r3]-допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: дипломная работа Просмотров: 4484 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Усилитель мощности миллиметрового диапазона длин волн
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники Кафедра ...
Современные твердотельные усилители (ТТУ) большой мощности имеют коэффициент шума не более 10 дБ, что существенно ниже, чем у аналогичных ЛБВ, поэтому при распределении усиления ...
Рассмотрены способы усиления частоты миллиметрового диапазона длин волн, а также произведен обзор современных разработок усилителей мощности миллиметрового диапазона длин волн.
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: дипломная работа Просмотров: 2580 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Все работы, похожие на Контрольная работа: Генератор гармонических колебаний на операционных усилителях (3064)

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(151081)
Комментарии (1843)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru