Таймер-лаб (1075495)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Генераторы на таймере.

Целью лабораторной работы является исследование методом моделирования работы генераторов на базе таймера 555, определение влияния номиналов элементов схем на параметры генерируемых импульсных напряжений.

1. Исследовать режим генерации прямоугольного моноимпульсного напряжения длительностью tимп (см. файл ТЗ-таймер.doc) по запуску задним фронтом синхросигнала.

На рабочем поле МС7 набрать принципиальную схему одновибратора на таймере 555, представленную на рис.1, либо используйте файл «Таймер_моно1.CIR».

Рис. 1. Принципиальная схема одновибратора на рабочем поле МС7.

В библиотеке МС7 таймер 555 представлен макромоделью. Для вызова ее на рабочее поле используйте путь: Component – Analog Primitives – Macros – 555. При создании макромодели таймера 555 принято, что таймер работает от источника питания 5 В.. Если напряжения питания отличается от данной величины (например, как на рис. 1 Ер=15 В.), то на рабочем поле это дополнительно указывается в виде надписи: .param v555_vdd=15. Следует запомнить, что в макромодели таймера 555 приняты следующие обозначения выводов микросхемы:

RESET – это Е – вход (разрешение на работу),

TRIG – это инверсный S –вход (установка логической «1» на выходе),

THRES – это R –вход (установка логического «0» на выходе),

VCC – ввод напряжения питания,

CONT – вывод одного из узла резистивного делителя напряжения,

Out – выход таймера, куда подключается нагрузка,

DISCH – вывод ключа на биполярном транзисторе с открытом коллектором,

GND – общая шина.

Синхросигнал моделируется импульсным источником напряжения моделью PULSE положительной полярностью, для которого задаются следующие параметры: начальный уровень VZERO=0, амплитуду VONE=15, длительность tимп=20 мкс с периодом следования Тс=1 мс. Для получения данной длительности синхроимпульса закажите Р1=5u (появление синхроимпульса на экране спустя 5 мкс относительно начало развертки), P2=5.1u (лучше самостоятельно заказать длительности фронтов запускающего импульсного напряжения, при равенстве Р1=Р2 программа автоматически введет фронт, который может оказаться больше), Р3=25u (P3-P2 – это длительность запускающего импульса), Р4=25.1u (Р4 – Р3 это длительность заднего фронту синхроимпульса, по которому происходит запуск схема), Р5=1m – определяет период следования Тс запускающих импульсов.

При наборе на рабочем поле принципиальной схемы одновибратора используйте номиналы элементов, указанные на рис. 1, за исключения резистора Rt. Сопротивление Rt определите, исходя из заданной длительности t_имп (см. ТЗ-таймер.doc) генерируемого напряжения. Для этого воспользуйтесь формулой

Rt= t_имп /1.1*Ct

где для всех вариантов примите Ct=1.8 нФ.

Для исследования работы схемы используйте тип анализа Transient, который проводят в два этапа. Первоначально просмотрите осциллограммы напряжений на отрезке времени равным 2.5*Тс=1.5, по которым убедитесь, что схема генерирует моноимпульсное напряжение заданной длительности по каждому заднему фронту синхросигнала. Для этого при заказе параметров анализа (Transient Analysis Limits) укажите в окне Nime Range – 2.5m, выберете автоматический выбор шага расчета (в окне Maximum Time Step установите 0), используйте Run Options – Normal, State Variables – Zero и поставьте «галочки» в окошках Operating Point (указание на проведение предварительного расчета схемы по постоянному току) и Auto Scale Ranges (выбор автоматического масштаба построения графиков). Закажите построение осциллограмм напряжений на одном графике синхросигнала (V(Int)) и результата его дифференцирования цепью C1 – R1 –D1 (V(Int2)), на втором графике – выходного напряжения (V(Out)). Пример заполнения параметров проведения анализа Transient показан на рис. 2.

Р
ис. 2. Параметры проведения анализа Transient для исследования работы одновибратора на таймере 555.

После заполнения параметров анализа Transient дайте команду на его проведения (Run). На полученных осциллограммах напряжений укажите координаты характерных точек, по которым можно пояснить принцип работы схемы (дифференцирование входного синхроимпульсного напряжения как переднего, так и заднего фронта, амплитуды и длительности выходного напряжения). Пример результата анализа Transient с указанными координатами характерных точек показан на рис. 3.

Рис. 3. Результаты анализа Transient работы одновибратора на таймере 555.

Полученные результаты необходимо сохранить в рабочем Word-файле для представления в отчете по данной работе. При составлении отчета следует помнить, что необходимо представить не только результаты анализа (осциллограммы), но и сопроводить их комментариями, поясняющими теоретически ход осциллограмм.

На втором этапе следует определить длительности фронтов генерируемого моноимпульсного напряжения. Для этого уменьшите время анализа Transient (Time Range в окне Limits) до длительности несколько больше длительности генерируемого моноимпульсного напряжения и задайтесь шагом вычислений (Maximum Time Step), равным 10нс (в МС7 –10n). Дополнительно укажите построение на первом графике уровень напряжения 5 В. (условие запуска таймера) и на втором графике двух уровней напряжения 1.5 В. и 13.5 В (условия определения фронтов выходного напряжения). Пример заказа параметров анализа Transient на проведение данного этапа представлен на рис. 4.

Р
ис. 4. Заказ параметров анализа Transient для определения длительностей фронтов выходного напряжения.

После заполнения параметров анализа Transient проведите расчет (команда Run), после которого на экране должно появиться решение на временном интервале несколько больше длительности выходного импульсного напряжения (см. рис. 5).

Рис. 5. Осциллограммы входных и выходного напряжений одновибратора на таймере 555.

На полученных осциллограммах укажите координаты характерных точек, которые поясняют условия запуска одновибратора, а результаты сохраните в рабочем Word-файле. Для определения переднего и заднего фронтов выходного напряжения используйте пиктограмму Scale Mode (F7), с помощью которой представляют часть интересованного графика (переход выходного напряжения от низкого уровня к высокому или наоборот) в более крупном масштабе. Развернув таким образом соответствующие переднему и заднему фронтов участки, замерьте их длительности. Пример измерения длительности переднего фронта выходного напряжения показан на рис. 6.

Р
ис. 6. К измерению длительности переднего фронта выходного напряжения.

При измерении длительностей фронтов выходного импульса следует учитывать заданный шаг расчета, который определяет точность определения длительностей фронтов. Определение координат точек происходит по данным расчета, которые существуют в виде набора точек, определяемыми шагом расчета. Полученные данные расчета длительностей переднего и заднего фронта должны быть сохранены в рабочем Word-файле. Точность расчета может быть увеличена за счет уменьшения шага расчета (Maximum Time Step), однако при этом увеличится время проведения анализа Transient.

1. Исследовать работу несимметричного мультивибратора н а таймере 555.

На рабочем поле МС7 набрать принципиальную схему несимметричного мультивибратора на таймере 555, представленную на рис.7, либо используйте файл «Таймер_МВ_НЕСИМ.CIR».

Р
ис. 7. Принципиальная схема несимметричного мультивибратора на таймере.

Теоретически в данной схеме длительность Т1 положительного выходного импульса равна

Т1=0.693*(R1+Rt)*Ct=88.56 мкс,

а длительность паузы Т2

Т2=0.693*R1*Ct=24.95 мкс

Отсюда следует, что период Т генерируемых импульсных напряжений равен

Т=Т1+Т2=113.51 мкс.

Используя анализ типа Transient, следует доказать справедливость данных соотношений. Для этого закажите параметры анализа таковыми, чтобы на экране получить (2 – 3)*Т генерируемого напряжения. При расчете откажитесь от предварительного расчета схемы по постоянному току, для чего в окошке Operating Point «галочку» снять. Выберете шаг расчета схемы (окно Maximum Time Step) не более Т/100.

На первом графике закажите построение изменения напряжения на времязадающем конденсаторе Ct, а также два постоянных напряжений 5 и 10 В. На втором графике представьте осциллограмму выходного напряжения. Пример заполнения параметров проведения анализа Transient по исследованию несимметричного мультивибратора показан на рис. 8.

Р
ис. 8. Параметры проведения анализа Transient при исследовании работы несимметричного мультивибратора на таймере 555.

Проведите расчет переходных характеристик исследуемой схемы. На полученных осциллограммах обозначьте координаты характерных точек и длительности (времени заряда конденсатора Ct от 0 до 10, длительностей импульса и паузы), результаты которых сохраните в рабочем Word-файле.

1. Исследовать работу симметричного мультивибратора н а таймере 555.

На рабочем поле МС7 набрать принципиальную схему симметричного мультивибратора на таймере 555, представленную на рис. 9, либо используйте файл «Таймер_МВ_СИМ.CIR».

Р
ис. 9. Принципиальная схема симметричного мультивибратора на таймере 555.

Предварительно следует оценить теоретически временные интервалы: первоначальное время заряда to конденсатора от ) до 10 В, длительности импульса Т1 и паузы Т2 выходного напряжения и их период Т, которые равны:

to=1.1*Rt*Ct=198 мкс, T1=T2=0.693*Rt*Ct=124.7 мкс, Т=Т1+Т2=249.5 мкс.

При проведении анализа Transient следует заказать время расчета из условия получения на экране двух периодов генерируемых напряжений, т.е. приближено равному to+2*T=700 мкс. Как и обычно при анализе работы любого автогенератора, от предварительного расчета по постоянному току следует отказаться. Для объяснения работы симметричного мультивибратора на таймере 555 закажите получения осциллограмм напряжений на времязадающем конденсаторе Ct и выходе таймера. Дополнительно укажите на осциллограмме V(Ct) пороговые напряжения 5 и 10 В., определяющие длительности квазистационарных состояний. Примерный вид заказа анализа Transient представлен на рис. 10.

Р
ис. 10. Параметры проведения анализа Transient по исследованию работы симметричного мультивибратора на таймере 555.

Проведите расчет переходных характеристик исследуемой схемы. На полученных осциллограммах обозначьте координаты характерных точек и длительности (времени заряда конденсатора Ct от 0 до 10, длительностей импульса и паузы), результаты которых сохраните в рабочем Word-файле.

4. По результатам проведенной работы составьте отчет, в котором обязательно объяснить принцип работы каждой схемы, теоретически обоснуйте все длительности.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы