Курсовая работа: Проектирование перестраиваемого генератора синусоидального напряжения с устройством индикации частоты и источником питания

Мультивибратор собран на микросхеме К1006ВИ1 (DD1), служит для генерации задающих прямоугольных импульсов. Для повышения точности, корректировки работы мультивибратора и генератора в схему включен формирователь времени измерения. Он позволяет получить чёткие задающие импульсы с длительностью логической единицы 1 с и длительностью логического нуля 1 с. Формирователь времени измерения реализован на 5-ти счётчиках делителях на 8 530ИЕ14 (DD10, DD11, DD12, DD13, DD14).

Генератор с кварцевым резонатором предназначен для получения по настоящему стабильных колебаний на высокой частоте. В нем используется кусочек кварца (искусственного – двуокись углерода), вырезанный и отшлифованный таким образом, что он имеет определенную частоту колебаний (32768 Гц).

Высокая добротность Q(10000) и хорошая стабильность делают естественным его применение как задающего элемента в генераторах и фильтрах с улучшенными параметрами. В данном частотомере, генератор выполнен на основе микросхемы 530ЛА3.

T-RS-триггер – 530ТМ2. Триггеры широко используются во многих узлах электронной аппаратуры в виде самостоятельных изделий и в качестве базовых элементов для построения других более сложных устройств (счётчиков, регистров, запоминающих устройств).

Они представляют собой простейшие последовательные устройства, общим свойством которых является способность длительно оставаться в одном из двух возможных состояний, который распознаются по значению их входных сигналов. В простейшем случае триггер представляет собой симметричную структуру из двух логических элементов ИЛИ-НЕ или И-НЕ, охваченных перекрестной положительной обратной связью.

Формирователь служит для преобразования входных сигналов, имеющих синусоидальную форму, в прямоугольные импульсы, которые затем считываются счётчиком-дешифратором элементом 133ПП4, в течении первой 1 с происходит подсчёт количества импульсов, а в течении следующей 1 с – вывод на индикаторы АЛС333Б (HG1 – HG4) результата подсчёта.

Формирователь основан на операционном усилителе К140УД26А (DA1), в обратную связь которого установлены диод и стабилитрон. Диод служит для отсечения отрицательной составляющей входного сигнала, а стабилитрон ограничивает положительную составляющую. Таким образом, на выходе операционного усилителя сигнал представляет собой практически прямоугольные импульсы.

В техническом задании указана погрешность дискретности равная 10 Гц, поэтому к микросхеме СД нужно подключить 4 индикатора (HG1 – HG4).

После вывода результата измерения при помощи преобразователя фронта (среза) в импульс происходит сброс счётчиков и триггера. Он представляет собой либо R-C цепочку, либо структуру из 3-х инверторов 530ЛН1 и элемента И(ИЛИ)-НЕ, на которой происходит кратковременная генерация логической "1", которая, поступая на вход "reset", сбрасывает либо счётчик, либо триггер.

Элемент "И" совместно с T-RS- триггером обеспечивает прохождение сигнала с выхода формирователя на вход СДИ элемента в течение заданного времени счёта, он реализован в схеме двумя элементами 2И-НЕ – микросхема 530ЛА3. (DD9.2, DD9.3).

Расчёт мультивибратора.

Длительность стадии зарядки T₁ и разрядки T₂ конденсатора можно оценить с помощью уравнений:

T₁ =0,7(R₁ +R₂ )∙C₁ ;

T₂ =0,7R₂ ∙C₁ ,

Где T₁ =1 с – время индикации частоты, T₂ =1,1 с – время счёта.

Зададим С₁ =10 мкФ, тогда

Ом,

кОм [E192].

Таким образом, R₁ =14,3 кОм. Частота генерируемых сигналов в данном случае равна:

с^-1 .

Поскольку операционные усилители не могут работать без нагрузки, то выбираем R₃ =50,5 кОм и R₄ =50,5 кОм.

Расчёт RC-цепи

Зададим резистор R₅ =50,5 кОм.

Вычислим значение конденсатора С₂ из условий:

t=R₅ ∙C₂ , где , t=10^-4 .

нФ.

Проектирование блока питания

Источник питания должен обеспечить питание частотомера и генератора, а именно:

Операционному усилителю К140УД26А с напряжением питания U_пит = ±15 В, мультивибратору К1006ВИ1 с напряжением питания U_пит = +9 В, микросхеме 530ИЕ14 напряжением питания U_пит = +5 В, микросхеме 530ЛА3 с напряжением питания +5 В, микросхеме 133ПП4, индикатору АЛС333Б с напряжением питания +9 В, микросхеме 530ЛЕ1 с напряжением питания U_пит = +5 В, микросхеме 530ЛН1 с напряжением питания U_пит = +5 В, микросхеме 530ТМ2 с напряжением питания U_пит = +5 В.