Главная страница
Навигация по странице:


    		•

    ИССЛЕДОВАНИЕ НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО, ИНВЕРТИРУЮЩЕГО, СУММИРУЮЩЕГО И ИНТЕГРИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЕЙ. ЛАБ.РАБ.20. Исследование неинвертирующего, инвертирующего, суммирующего и интегрирующего усилителЕЙ. Цель работы


    Скачать 1.05 Mb.
    НазваниеИсследование неинвертирующего, инвертирующего, суммирующего и интегрирующего усилителЕЙ. Цель работы
    АнкорИССЛЕДОВАНИЕ НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО, ИНВЕРТИРУЮЩЕГО, СУММИРУЮЩЕГО И ИНТЕГРИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЕЙ
    Дата19.02.2023
    Размер1.05 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛАБ.РАБ.20.doc
    ТипИсследование
    #944561
    страница3 из 5
    1   2   3   4   5

    Примечания:

    1. При выполнении предварительного домашнего задания студенты выполняют № варианта под которым стоит фамилия студента в групповом журнале. При количестве студентов больше числа вариантов, номера вариантов повторяются опять с первого номера.

    2. При вычерчивании схем для заданного подварианта использовать мнемосхему, приведенную на рис. 1, и описание к ней.

    Работа № 2

    ИССЛЕДОВАНИЕ компараторов и мультивибратора

    Цель работы

    Изучение различных схем включения и характеристик компараторов и мультивибратора на базе операционного усилителя.

    Описание лабораторной установки

    В лабораторной работе исследуется операционный усилитель (ОУ) КР140УД608. Лицевая панель лабораторного модуля «Операционный усилитель» представлена на рис. 1.



    Рис. 1 Модуль операционного усилителя

    На ней изображена мнемосхема исследуемого усилителя и установлены регулирующие и коммутирующие элементы. С помощью потенциометра RP1 на вход усилителя (гнезда Х4, Х8, Х9, Х12) может быть подано регулируемое постоянное напряжение с положительной так и отрицательной полярностью или переменный сигнал от функционального генератора, подключаемого между гнездами Х11 – Х14. С помощью переключателей SA1–SA4 изменяются параметры соответствующих элементов схемы (табл.1).

    Таблица 1

    SA1
    SA2
    SA3
    SA4

    R4, кОм
    С2, нФ
    С, нФ
    R5, кОм

    20; 50; 100; 150; 200
    6,8; 10
    1,5; 10
    200; 400

    Большему значению на шкалах переключателей соответствуют большие значения номиналов резисторов и конденсаторов.

    В качестве источника переменного входного сигнала используется «Модуль функциональный генератор». Измерение постоянных напряжений осуществляется при вольтметров модуля измерительного. Для осциллографирования сигналов применяется двухканальный осциллограф (желательно).

    Сопротивления на входах операционного усилителя равны R1 = R2 = R3 = 10 кОм; сопротивление нагрузки Rн = 10 кОм. Напряжение питания ОУ двухполярное .

    Задание и методические указания

    1. Предварительное домашнее задание:

    а) изучить темы курса «Характеристики и параметры операционных усилителей», «Обратные связи в усилителях», «Компараторы», «Регенеративный компаратор (триггер Шмидта)» и «Мультивибратор»; изучить содержание данной работы, быть готовым ответить на все контрольные вопросы;

    б) нарисовать схему для снятия передаточной характеристики одновходового компаратора при помощи осциллографа и временные диаграммы его входного и выходного напряжений, если на инвертирующий вход подано синусоидальное напряжение с амплитудой , а также постоянное опорное напряжение в соответствии с таблицей вариантов;

    в) нарисовать схему для снятия передаточной характеристики двухвходового компаратора и временные диаграммы его входного и выходного напряжений, если на инвертирующий вход подано синусоидальное напряжение с амплитудой , а на неинвертирующий – постоянное опорное напряжение в соответствии с таблицей вариантов;

    г) нарисовать схему для снятия передаточной характеристики регенеративного компаратора и временные диаграммы его входного и выходного напряжений, если на инвертирующий вход подано синусоидальное напряжение с амплитудой , а на неинвертирующий – постоянное опорное напряжение в соответствии с таблицей вариантов. Для регенеративного компаратора определить ширину петли гистерезиса , где Uпор – напряжение порога срабатывания,



    где – максимальное напряжение на выходе ОУ, принять равным 13,5 В;

    д) нарисовать временные диаграммы сигналов мультивибратора: напряжение на выходе , напряжение на инвертирующем и неинвертирующем входах ОУ. В соответствии с таблицей вариантов определить частоту на выходе мультивибратора:

    , (1)

    . (2)

    2. Исследование одновходового компаратора:

    а ) собрать схему одновходового компаратора согласно рис. 2. Для этого соединить перемычкой гнезда Х12 – Х14. К гнезду Х9 подключить источник опорного напряжения , соединив гнезда Х3 – Х9. Для измерения опорного напряжения между гнездами X9 – X14 включить вольтметр. Между гнездами Х11 – Х14 подключить источник входного сигнала (модуль «Функциональный генератор»), и соединить перемычкой гнезда Х4 – Х11.

    Включить питание модуля;

    б) снять осциллограммы работы компаратора при сравнении постоянного (опорного) и переменного напряжений. Для этого канал СН2 осциллографа подключить к выходному гнезду Х10 операционного усилителя, а канал СН1 – к входному переменному напряжению (гнездо Х5), корпус осциллографа «» соединить с гнездом X14. Установить амплитуду переменного синусоидального напряжения ручкой модуля «Функциональный генератор» на уровне 2,5 В с частотой 1 кГц и заданное по варианту опорное напряжение . Зарисовать с экрана осциллографа входное и выходное напряжения. Определить масштабы по осям Y и X;

    в ) снять передаточную характеристику компаратора, переключив развертку осциллографа в положение X/Y. Зарисовать характеристику на кальку.

    Выключить питание модуля.
    3. Исследование двухвходового компаратора:

    а) собрать схему двухвходового компаратора рис. 3. Для этого разъединить гнезда Х9 – Х14. Источник опорного напряжения подключить к неинвертирующему входу ОУ (соединить перемычкой гнезда Х3 – Х12). Вольтметр включить между гнездами X12 – X14. Включить питание модуля;

    б) снять осциллограммы работы компаратора при сравнении постоянного (опорного) и переменного напряжений. Для этого канал СН2 осциллографа подключить к выходному гнезду Х10 операционного усилителя, а канал СН1 – к входному переменному напряжению (гнездо Х4), корпус осциллографа «» соединить с гнездом X14. Установить амплитуду переменного синусоидального напряжения ручкой модуля «Функциональный генератор» на уровне 2,5 В с частотой 1 кГц и на протяжении всех опытов не изменять. Опорное напряжение установить согласно таблице вариантов. Зарисовать с экрана осциллографа входное и выходное напряжения. Определить масштабы по осям Y и X;

    в) снять передаточную характеристику компаратора, переключив развертку осциллографа в положение X/Y. Зарисовать характеристику на кальку;

    г) снять зависимость коэффициента заполнения положительных импульсов от величины опорного напряжения: . Здесь – длительность положительных импульсов выходного напряжения; – период выходного напряжения компаратора. Опорное напряжение изменять в пределах, которое обеспечивает работу компаратора (от –2,5 до +2,5 В). Длительность периода и положительных импульсов замерять по экрану осциллографа, а напряжение – вольтметром. Измеренные величины заносить в таблицу.

    Выключить питание модуля.
    4 . Исследование регенеративного компаратора с положительной обратной связью (триггера Шмидта):

    а) собрать схему двухвходового компаратора с положительной обратной связью согласно рис. 4, соединив гнезда Х10 – Х13. Включить питание модуля;

    б) снять осциллограммы работы компаратора при сравнении постоянного (опорного) и переменного напряжений, повторив последовательность действий п. 3 б;

    в) снять передаточные характеристики компаратора для двух значений сопротивлений обратной связи (R5) при заданном опорном напряжении, переключив развертку осциллографа в положение X/Y. Зарисовать характеристики на кальке. Определить ширину петли гистерезиса передаточной характеристики и сделать сравнение с расчетом (см. п.1 г).

    Выключить питание модуля.

    5. Исследование мультивибратора:

    а) собрать схему мультивибратора (рис. 5). Для этого отсоединить все источники напряжений от входных цепей операционного усилителя (гнезда Х4, Х8, Х9, Х12). Собрать цепь положительной обратной связи, соединив перемычкой гнезда: Х10 – Х13 и Х12 – Х14, а затем RC-цепь, установив дополнительные перемычки между гнездами: Х6 – Х7, Х1 – Х5 и Х2 – Х14. При помощи переключателей SA1, SA2 и SA4 установить заданные значения сопротивлений и емкостей в соответствии с таблицей вариантов. Включить питание модуля;

    б ) снять осциллограммы работы мультивибратора. Для этого канал СН2 осциллографа подключить к выходному гнезду Х10 операционного усилителя, а канал СН1 – к инвертирующему входу ОУ (гнездо Х1), корпус осциллографа «» соединить с гнездом X14. Зарисовать с экрана осциллографа выходное напряжение и напряжение на инвертирующем входе (напряжение на емкости С2). Обработать осциллограммы. Определить масштабы по осям Y и X, частоту на выходе мультивибратора. Сравнить экспериментальной значение частоты на выходе мультивибратора с расчетной (см. п. 1 д);

    в) исследовать влияние сопротивлений R4 и R5 на изменение частоты на выходе мультивибратора. Для этого с помощью переключателя SA1 установить любое значение R4. Зарисовать осциллограммы сигналов: и . Определить выходную частоту мультивибратора. Установить первоначальное значение сопротивления R4. Аналогичные действия повторить для сопротивления R5.

    Выключить питание модуля.

    Содержание отчета

    Отчет должен содержать следующие пункты:

    а) наименование и цель работы;

    б) принципиальные электрические схемы для выполненных экспериментов в соответствии с мнемосхемой, показанной на рис. 1;

    в) результаты экспериментальных исследований и проведенных по ним расчетов, помещенные в соответствующие таблицы;

    г) экспериментально снятые и построенные характеристики;

    д) обработанные осциллограммы;

    е) выводы по работе:

    • сформулировать условия переключения одновходового, двухвходового и регенеративного компараторов;

    • влияние сопротивления в цепи обратной связи регенеративного компаратора на его передаточную характеристику;

    • влияние сопротивлений R4 и R5 на выходную частоту мультивибратора.

    Контрольные вопросы

    1. Что называется операционным усилителем?

    2. Каковы основные параметры операционного усилителя?

    3. Что называется компаратором?

    4. Почему операционный усилитель, включенный без обратной связи, работает как релейный элемент (компаратор)?

    5. Зачем в компараторе применяется положительная обратная связь?

    6. Как получить периодические прямоугольные импульсы на выходе компаратора?

    7. Что такое передаточная характеристика и как она выглядит для разных схем компаратора?

    8. Как зависит вид передаточной характеристики регенеративного компаратора от сопротивления обратной связи?

    9. Как снять передаточную характеристику компаратора при помощи осциллографа?

    10. Что такое коэффициент заполнения? Как изменяется коэффициент заполнения от опорного напряжения при синусоидальном входном сигнале в разных схемах компаратора?

    11. Что такое мультивибратор? Его принцип работы.

    12. Как можно изменить частоту на выходе мультивибратора?


    Таблица вариантов

    № варианта
    , В
    , кОм
    , кОм
    , нФ

    1
    1,6
    20
    200
    10

    2
    -1,6
    50
    200
    10

    3
    1,4
    100
    200
    10

    4
    -1,4
    150
    200
    10

    5
    1,2
    200
    200
    10

    6
    -1,2
    20
    400
    10

    7
    1,0
    50
    400
    10

    8
    -1,0
    100
    400
    10

    9
    0,8
    150
    400
    10

    10
    -0,8
    200
    400
    10

    11
    1,7
    20
    200
    6,8

    12
    -1,7
    50
    200
    6,8

    13
    1,5
    100
    200
    6,8

    14
    -1,5
    150
    200
    6,8

    15
    1,3
    200
    200
    6,8

    16
    -1,3
    20
    400
    6,8

    17
    1,1
    50
    400
    6,8

    18
    -1,1
    100
    400
    6,8

    19
    0,9
    150
    400
    6,8

    20
    -0,9
    200
    400
    6,8

    21
    0,7
    100
    200
    10

    22
    -0,7
    200
    200
    10

    23
    0,6
    20
    400
    10

    24
    -0,6
    50
    400
    6,8

    Примечания:

    1. При выполнении предварительного домашнего задания студенты выполняют № варианта под которым стоит фамилия студента в групповом журнале. При количестве студентов больше числа вариантов, номера вариантов повторяются опять с первого номера.

    2. При вычерчивании схем для заданного подварианта использовать мнемосхему, приведенную на рис. 1, и описание к ней.


    Работа № 3

    Исследование комбинационных цифровых интегральных микросхем

    1   2   3   4   5

    написать администратору сайта