Задача по автоматике и импульсивной технике

Для создания блокирующего генератора в автоколебательном режиме необходимо использовать инверторный элемент (например, ИНВЕРТОР SCHMITT TRIGGER). В данной задаче можно использовать инвертор SN74HC14N.

1. Определим значение емкости С:
С = (Tp - Td) / (4.6 x R x ln[Vh / ( Vh - Vl)])
где:

Tp - период повторения импульсов 25 мкС
Td - длина импульса 1.5 мкС
R - сопротивление нагрузки 100 Ом
Vh - напряжение верхнего уровня (задана амплитуда выходных импульсов 7 В)
Vl - напряжение нижнего уровня (положим его равным нулю)

С = (25 - 1.5) / (4.6 x 100 x ln[7 / (7 - 0)]) = 56 пФ

2. Подберем резистор R1 для установки порогового значения входного напряжения в инвертор SN74HC14N:
R1 = (Vcc - Vth) x С / Id
где:

Vcc - напряжение питания (положим его равным 5 В)
Vth - пороговое значение входного напряжения (длительность положительного фронта ≤50 нС, возьмем пороговое значение 2 В)
С - емкость (установили в предыдущем шаге)
Id - ток утечки (не превышает 1 мкА)

R1 = (5 - 2) x 56 x 10^-12 / 1 x 10^-6 = 0.28 МОм

3. Выберем резистор R2:
R2 = 2 x (Vcc - Vh) x R / Vh
где:

Vcc - напряжение питания (5 В)
Vh - напряжение верхнего уровня (7 В, задано в условии)
R - сопротивление нагрузки (100 Ом, задано в условии)

R2 = 2 x (5 - 7) x 100 / 7 = -57 Ом

Как видно, получилось отрицательное значение, что невозможно. Поэтому необходимо выбрать другое значение R2.

Попробуем взять R2 = 1 кОм и оценим параметры сигнала:

Vout (max) = Vh = 7 В
Vout (min) = (Vth x R2 / R1) = (2 x 1000 / 280000) x 5 = 0.018 В
Vout (min) < 0.7 В - необходимый уровень для обеспечения стабильной работы инвертора

Получившееся значение Vout (min) существенно ниже заданного порогового значения, что говорит об изменении схемы.

Возможные пути решения:

- Изменение внешних параметров (например, уменьшение требуемой амплитуды)
- Изменение схемы генератора

В этой задаче можно было бы использовать схему на основе мультивибратора, например астабильный мультивибратор, который бы генерировал импульсы заданной длительности и периода повторения. В данном случае можно было бы использовать микросхему 555.