Практикум Ростов-на-Дону дгту 2021 удк

Лабораторно-практическая работа №32
Генератор периодического напряжения сложной формы
ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. 
   Изучить принцип работы устройства.
   
2. 
   Исследовать работу устройства.
   
3. 
   Сделать выводы о достоинствах и недостатках устройства.
   

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Генераторы периодического напряжения сложной формы (ГПНСФ) весьма востребованы в современных устройствах электроники, поскольку позволяют моделировать поведение сложных нелинейных устройств, на входе которых присутствует синусоидальное напряжение. Таким устройством, например, является индуктивный датчик, преобразующий линейные перемещения в изменение амплитуды выходного напряжения. При этом выходное напряжение уже не будет синусоидальным, а будет содержать высокочастотные гармонические составляющие.
Для реализации ГПНСФ чаще всего применяют цифро-аналоговый способ; схема такого устройства показана на рис. 32.1.
Схема работает следующим образом. С генератора прямоугольных импульсов G на тактовый вход десятичного счетчика DD1 поступают импульсы с определенной тактовой частотой f_ТАКТ. Это приводит к поочередному появлению импульсов на выходах Q0…Q9 счетчика DD1. Эти импульсы поступают на аналоговый сумматор, собранный по классической схеме на операционном усилителе DA1, при этом каждый из 10-ти импульсов усиливается им с заданным коэффициентом усиления k_n, определяемым для n-го импульса по формуле:

Величины резисторов R_n рассчитываются исходя из заданной формы сигнала так, чтобы напряжения на выходе DA1 совпадали со значениями исходного сигнала в соответствующие моменты времени u(t_n). В результате на выходе DA1 присутствует сигнал ступенчатой формы, повторяющий исходный сигнал u(t).
На DA2 собран активный фильтр НЧ, подавляющий все высокочастотные составляющие ступенчатого сигнала. При правильном расчете величин R_ф1, R_ф2 и C_ф1, С_ф2 сигнал на выходе активного фильтра практически полностью повторяет исходный.
Достоинством такого фильтра является относительная простота его реализации, поскольку цифровое преобразование позволяет реализовать гармоническое воздействие с несколькими гармоническими составляющими. Однако, изменение основной частоты колебаний, равной fтакт/n, потребует пересчета RC-цепей активного фильтра НЧ, поэтому данная схемная реализация может быть использована только для фиксированной основной частоты колебаний.


Рис. 32.1 Схема ГПССФ
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. 
   Собрать схему (рис. 31.1); снять и зарисовать осциллограммы ступенчатого сигнала (на выходе сумматора DA1) и выходного напряжения (на выходе фильтра НЧ DA2).
   
2. 
   Объяснить работу десятичного счетчика и остальных блоков устройства.
   

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. 
   Схема ГПССФ.
   
2. 
   Осциллограммы сигнала ступенчатой формы и выходного сигнала.
   
3. 
   Опиание работы устройства.