4. Сборка схемы генератора на платформе макетирования ni elvis
Соберем схему генератора треугольных сигналов с заданными параметрами на платорме макетирования NI ELVIS (рис. 4.1). Выберем два ОУ OP07CP (выходное сопротивление менее 40 Ом) и подключим к ним питание ±12 В. Подключим к выходу интегратора сопротивление нагрузки Rн=200 Ом и снимем искомый треугольный сигнал с помощью осциллографа при двух значениях конденсатора в заданном диапазоне частот: С=0,01 мкФ для 10 кГц (рис. 4.2) и С=0,002 мкФ для 50 кГц (рис. 4.3).
Рисунок 4.1 – Схема генератора треугольных сигналов на платорме макетирования NI ELVIS
Рисунок 4.2 – Генерация треугольного сигнала амплитудой 5 В и частотой 10 кГц (периодом 100 мкс) при С=0,01 мкФ
Рисунок 4.3 – Генерация треугольного сигнала амплитудой 5 В и частотой 50 кГц (периодом 21 мкс) при С=0,002 мкФ
Полученные графики выходного треугольного сигнала в результате сборки схемы на платорме макетирования NI ELVIS приблизительно совпадают с теоретическими расчетами при схожих заданных параметрах. Однако можно заметить, что при увеличении частоты треугольного сигнала коэффициент нелинейности возрастает, а также уменьшается точность амплитуды выходного сигнала. Это связано с тем, что при сборке схемы был использован ОУ OP07CP, имеющий скорость нарастания выходного напряжения SR=0,3 В/мкс, при этом частота единичного усиления 0.6 МГц. Для генерации треугольных сигналов с меньшим коэффициентом нелинейности необходимо намного большая скорость нарастания выходного напряжения, а частота единичного усиления для ОУ интегратора должна превышать максимальную частоту генератора в 100 раз и выше, для ОУ триггера – в 1000 раз и выше. Для генерации идеальных треугольных сигналов скорость должна стремиться к бесконечности, а также стремиться к бесконечности коэффициент усиления ОУ.
На практике в собранной схеме можно заменить имеющиеся усилители на более быстродействующий двухканальный ОУ AD826, имеющий скорость нарастания выходного напряжения SR=350 В/мкс, а также частоту единичного усиления В=50 МГц (что в 1000 раз превышает максимальную частоту разрабатываемого генератора, как и требуется).
Выводы
В результате выполнения курсового проекта был разработан генератор треугольного сигнала по исходным данным задания: выполнен расчет параметров цепи генератора, смоделирована схема в среде Micro-Cap и собрана на платформе макетирования NI ELVIS. Полученные треугольные сигналы в среде Micro-Cap и на платформе макетирования NI ELVIS приближенно совпадают с теоретическими расчетами при схожих заданных параметрах. Однако для достижения меньшего коэффициента нелинейности на высоких частотах на собранной схеме необходимо заменить имеющиеся ОУ на более быстродействующие и имеющие частоту единичного усиления для ОУ интегратора не менее, чем в 100 раз выше максимальной частоты генератора, для ОУ триггера – не менее, чем в 1000 раз.
Список использованных источников
1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах. The Art of Electronics: Second Edition (© Cambridge University Press, 1980) / Пер. С англ. под ред. М. В. Гальперина, редакторы: Н. В. Серегина, Ю. Л. Евдокимова. — М.: Мир, 1983. — т. 1: 568 с., т. 2: 590 с.
2. Лабораторные работы по электронике / сост.: В. В. Донецк.: Изд-во ДонНУ, 2012. 37 с.
3. Сайт радиолюбителей // Vpayaem.ru. URL: https://www.vpayaem.ru/inf_gen_triangl.html (дата обращения: 01.12.2021).
4. LF400C datasheet and product info
5. OP07CP datasheet and product info
6. AD826 datasheet and product info