ТИТУЛЬНИК
Техническое задание.
Разработать генератор сигнала синусоидальной формы со следующими параметрами:
· Амплитуда сигнала на выходе (Um),B – 5
· Период генерируемых колебаний (Т),мс – 2
· Точность,% - 0,1
· Напряжение питания (+-В): 15
· Сопротивление нагрузки минимальное (Rнmin),Ом – 100
· Максимальный ток, отдаваемый в нагрузку (Iнmax),мА – 50мА
Содержание
Введение
1. Эскизное проектирование.
1.1 Краткие теоретические сведения
1.2. Выбор и обоснование структурной схемы генератора.
1.3. Выбор элементной базы
1.5. Эскизный расчет генератора
1.6. Выбор элементной базы.
2. Расчет схемы электрической принципиальной и основных параметров.
2.1. Обеспечение режимов работы усилительных каскадов
2.2.Расчет цепи обратной связи
2.3. Расчет регулирующего каскада
2.4. Расчет выходного повторителя.
2.5. Расчет основных параметров ГУН.
2.7. Составление принципиальной схемы генератора
Заключение.
Введение
Генератор сигналов синусоидальной формы, безусловно, один из необходимейших приборов при настройке аудиоаппаратуры.
Особенность синусоидального сигнала – прохождение через линейные цепи без искажения формы.
Эта особенность с успехом используется для исследования и настройки широкого класса линейных частотно-зависимых устройств – усилителей, фильтров.
Разрабатываемый нами прибор – генератор синусоидального сигнала постоянной частоты 500Гц – может быть полезен, например, при проверке усилителя.
Дело в том, что многие бытовые усилители «грешат» «завалом» низкочастотного сигнала (из-за разделительных конденсаторов).
Кроме того, с помощью такого генератора возможно выявить нелинейные искажения – искажения формы синуса.
1. Эскизное проектирование
1.1. Выбор и обоснование структурной схемы.
Структурная схема генератора синусоидальных сигналов показана на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 Структурная схема генератора синусоидальных сигналов.
Основным узлом генератора синусоидальных сигналов с мостом Вина является операционный усилитель – блок A1, охваченный положительной обратной связью (ПОС) и отрицательной обратной связью (ООС). Обе ОС будет реализованы с помощью моста Вина, он будет обеспечивать возбуждение генератора на заданной частоте.
В состав ООС также будет включена цепь автоматической стабилизации амплитуды (АСА) – основная задача которой –стабилизация амплитуды сигнал
Усилитель А2 – буферный. Он необходим для увеличения амплитуды напряжения на выходе до заданного значения и для согласования с низкоомной нагрузкой. Дело в том, что глубина ООС должна быть достаточно большой (следовательно амплитуда сигнала на выходе А1 будет весьма малой) – иначе генератор может просто не «запуститься».
Требования к нему – достаточно высокая нагрузочная способность.
1.2 Функциональная схема генератора для расчета.
Функциональная схема генератора приведена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2
Усилитель У1 выполнен на операционном усилителе DA1.
Мост Вина образован элементами.
Назначение диодов –
На ОУ DA2 выполнен буферный усилитель.
Он собран по схеме неинвертирующего усилителя.
Резисторы R5R6 – обратная связь.
1.3 Расчет частотозадающих элементов и цепи стабилизации амплитуды.
Схема для расчета представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3.ГСС с мостом Вина.
Расчет начнем с выбора значения конденсатора.
Выберем его равным С1=С2=0,01 мкФ.
Частота генератора с мостом Вина определяется формулой:
Так как 
, имеем:
Получаем:
Далее примем глубину ООС равной 
. (K=3)
Приняв R3=25 КОм, находим
Определим амплитуду сигнала на выходе блока А1.
1.4 Расчет буферного усилителя.
Рис.
Примем, что амплитуда сигнала на выходе блокаА1 – 0,5В
По заданию, на выходе должно быть 5В
Коэффициент усиления 
Ток через резисторы ограничим 5мА.
Резистор R6 возьмем равным 10КОм – R1=10КОм
Поэтому: 
Применив подстроечный резистор, мы сможем регулировать амплитуду.
2. Расчет схемы электрической принципиальной.
2.1. Обеспечение работы ОУ
2.2 Выбор ИМС ОУ для генератора и буферного усилителя.
К140УД26 - широкополосный прецизионный операционный усилитель со сверхнизким значением входного напряжения шума, высоким коэффициентом усиления напряжения. Внутренняя частотная коррекция отсутствует.
Таблица 2.1 - Технические характеристики ОУ. К140УД26В
Параметр | Значение |
Входной ток | 5 нА |
Разность входных токов | 1 нА |
Напряжение смещения нуля Ucм, мкВ | 10 |
Коэффициент усиления Ку, (В/B) | 7000 |
Напряжение питания Uпит, В |
|
Входное сопротивление Rоу, МОм | 10 |
Граничная частота fгр, МГц | 20 |
Критерии выбора ОУ для генератора и буферного усилителя различны.
ОУ DA2 для буферного усилителя должен, прежде всего, обладать повышенной нагрузочной способностью.
Также он, разумеется, должен вносить как можно меньшую погрешность усиления (существенно меньшую заданной в ТЗ) - для этого КОУ без ООС должен быть достаточно большим. Очевидно, что усилитель должен иметь возможность работать при Uпит>=2Um.
Всем этим требованиям удовлетворяет операционный усилитель: К140УД6. Его параметры приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Технические характеристики ОУ. К140УД6
Параметр | Значение |
Входной ток | 5 |
Разность входных токов | 1 |
Напряжение смещения нуля Ucм, мВ | 10 |
Коэффициент усиления Ку, Дб | 68 |
Напряжение питания Uпит, В |
|
Входное сопротивление Rоу, МОм | 1 |
Граничная частота fгр, МГц | 68 |
Погрешность смещения нуля данного ОУ:
- достаточно незначительный вклад в общую погрешность (которая не должна превышать 0,1%)
2.2 Составление схемы электрической принципиальной
Рисунок2.2 Схема электрическая принципиальная ГСС.
Схема электрическая принципиальная ГСС приведена на рисунке 2.2
К микросхемам ОУ подведено питание, также обеспечена их балансировка.
Для этого введены подстроечные резисторы в цепь балансировки.
Резистор R5 – также подстроечный, что дает возможность в некоторых пределах регулировать амплитуду.
2.3 Выбор резисторов и конденсаторов.
Из стандартного ряда выбрали рассчитанные номиналы резисторов для принципиальной схемы.
Сопротивления выберем типа МЛТ с номинальной мощностью 0,125 Вт. Подстроечные типа СП3 - 38 также номинальной мощностью 0,125 Вт.
Конденсатор выбираем типа К21-9 (стеклокерамический) с ТКЕ группы МП0 т. е. с емкостью независящей от температуры.
Заключение
В данной работе был разработан ГСС со следующими параметрами: частота генерируемого сигнала – 500Гц;
Максимальная амплитуда - 5B, что соответствует техническому заданию на проектирование.
Были приняты меры по повышению точности работы генератора.
Список использованных источников
1. Л. Фолкенберри. Применение операционных усилителей и линейных И 1985
2. Гутников электроника в измерительных устройствах. - Л; Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1988. - 304 с.; ил.
и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства; Справочник радиолюбителя - Киев; Наук. думка. 1989. - 800 с.; ил.
3. Бобровников и электроника; Учебник для ВУЗов. - М.; Недра, 1990. - 374с.; с ил.
4. Цифровые и аналоговые интегральные схемы: Справ. Пособие / , , и др.; Под ред. . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1985.
5. Всё о резисторах. Справ. издание. М. Горячая Линия 2000.
