Генератор пачек импульсов

Описание работы всей схемы с поясняющими диаграммами.

В состоянии покоя (при отсутствии входного сигнала) на выходе схемы устанавливается напряжение U1 = 3.4 В. На вход схемы поступает запускающий импульс положительной полярности с амплитудой Uвх = 0.1 В длительностью 1 мкс. Усилитель неинвертируя усиливает сигнал до уровня UМ = 10 В. Формировател

ь длительности пачки увеличивает длительность сигнала до tи ≈ 15 мкс. Согласователь уровней уменьшает амплитуду сигнала до уровня U+ст = 5 В и обрезает нижнюю составляющую на уровне U-ст. Управляемый генератор прямоугольных импульсов все время действия разрешающего сигнала U3 вырабатывает последовательность из 7 импульсов. Затем схема возвращается в состояние равновесия Uвых = U1 = 3.4 В.

Описание функциональных узлов

1. Усилитель сигнала запуска.

Принципиальная схема имеет вид:

Входное напряжение подается на неинвертирующий вход, а с выхода усилителя через делитель R1, R2 на инвертирующий вход подается напряжение обратной связи. На выходе схемы наблюдается входной сигнал, усиленный до уровня UМ.

На рисунке приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу усилителя.

ОУ выбирается из серии ИС 140. Его основные характеристики следующие:

Uпит = 2×15 В

Iвх ≤ 0.2 нА

Rвх ≥ 10 МОм

Rвых ≤ 200 Ом

Rн ≥ 2 кОм

|Uвыхmax| ≥ 10 В

Коэффициент усиления определяется следующим соотношением:

Выберем R1 и R2 так, чтобы R1 + R2 было больше Rн min, при этом должны выполняться неравенства R1 < Rвх, R2 >> Rвых.

Пусть , тогда

Для исправления ошибок в форме входного сигнала добавим к данному блоку дифференцирующую цепь – резистор R0 и конденсатор большой емкости C0, так, чтобы τ = C0·R0 >> tи = 1 мкс:

Из номинального ряда выбираем R0 = 1 кОм

Пусть

Результаты моделирования:

Осциллограмма напряжения показана на рисунке 1.

2. Формирователь длительности пачки.

Принципиальная схема имеет вид:

Активным компонентом является операционный усилитель. В цепь положительной обратной связи неинвертирующего входа включается резистивный делитель R2R1. Времязадающая RCцепь включена в цепь инвертирующего входа (отрицательной обратной связью). Для обеспечения устойчивости одного состояния равновесия (в данной схеме состояния с высоким уровнем потенциала на выходе) времязадающий конденсатор шунтируется диодом.

Состояние устойчивого равновесия устанавливается сразу после включения напряжений источников питания и остается до тех пор, пока на вход не поступит пусковой импульс по цепи запуска C1, R3, D2. Она должна оставить от сколь угодно длинного входного сигнала короткий импульс: такой короткий, чтобы не повлиять на длительность выходного сигнала, но и достаточно длинный для того, чтобы ОУ успел переключиться из одного устойчивого состояния равновесия в другое. Входной импульс укорачивается до длительности tи » 0,7R3C1 и передается через диод D2 на неинвертирующий вход ОУ. На рисунке приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу одновибратора.

При отсутствии пускового сигнала одновибратор находится в состоянии устойчивого равновесия (в ждущем режиме), при котором на выходе ИОУ (состояние отрицательного насыщения), {У тебя положительное} диод D1 открыт, конденсатор С разряжен Uc = Uд пр << (Uд пр  напряжение на открытом диоде D1), так что напряжение Uc можно принять Uc = 0, при этом напряжение Uд = Uни - Uи = < 0.

При подаче по цепи запуска на неинвертирующий вход положительного перепада, {У тебя отрицательный} обеспечивающего изменение полярности напряжения Uд на дифференцирующем входе ОУ с отрицательной на положительную, происходит регенеративное переключение ИОУ в состояние положительного насыщения (выходное напряжение становится равным ), в результате чего диод D1 запирается и напряжение на конденсаторе начинает изменяться по закону

Когда напряжение Uc достигает значения

напряжение Uд переходит через нуль и ИОУ возвращается в состояние отрицательного насыщения . При этом конденсатор C начинает разряжаться с той же постоянной времени, так как диод D1 остается закрытым. Отпирание диода произойдет только тогда, когда напряжение Uc достигнет напряжения отпирания диода Uотп.д. После отпирания диода D1 на конденсаторе установится напряжение Uc = Uдпр и процесс восстановления завершится. Длительность выходного импульса при равна

tи = t·ln(1g)1 = t·ln(1+R1/R2).

ОУ выбирается из серии ИС 140. Его основные характеристики следующие:

Uпит = 2×15 В

Iвх ≤ 0.2 нА

 Скачать реферат