лр 3 ОУ. Лабораторная работа 3 исследование электрических схем с операционным усилителем цель работы
 Скачать 4.34 Mb.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Каковы электрические параметры микросхемы К140УД8? 2 Какова маркировка выводов микросхемы К140УД8? 3 Найдите выходное напряжение сумматора на ОУ при следующих параметрах схемы: R4=1 МОм – сопротивление в цепи обратной связи; R1=0,2 МОм – сопротивление на первом входе; R2=0,5 МОм – сопротивление на втором входе. Напряжения на входах равны Uвх1=3 В, Uвх 2=10 В. 4 Какова передаточная функция по напряжению Кu() (при этом считать схему ОУ идеальной): а) дифференциатора на ОУ; б) интегратора на ОУ. 5 Для интегратора на ОУ (рис.4) вычислить R1 и R2 , полагая С=0,1 мкФ; минимальная частота напряжения fmin=1 кГц; максимальный коэффициент передачи  .6 Для дифференциатора на ОУ (рис.6) вычислить R1 и R2, C2 , полагая, что C1 = 0,1 мкФ; максимальная частота равна 20 кГц; максимальный коэффициент передачи .7 Найдите параметры R1, R2, C2 схемы полосового фильтра (рис.6) с полосой пропускания от 500 Гц до 2 кГц и коэффициентом передачи в полосе пропускания Кmax =20 при C1=0,1 мкФ. ПРИЛОЖЕНИЕ ОПИСАНИЕ ПРИБОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ ЭЛЕКТРОННЫЙ ВОЛЬТМЕТР Электронные вольтметры предназначены для измерения постоянного и переменного напряжений. По способу представления их подразделяют на стрелочные и, в которых результат измерения отсчитывается по стрелочному (магнитоэлектрическому) прибору (аналоговая форма представления информации), и цифровые, в которых для отсчета используется цифровое табло (цифровая форма представления информации). Вольтметры переменного тока имеют две основные структурные схемы (рис. 1), в основе которых заложен принцип преобразования переменного напряжения в постоянное, величину которого отсчитывают по стрелочному индикатору.  а)  б) Рис. 1. Структурные схемы стрелочных электронных вольтметров переменного напряжения: а) с детектором на входе; б) с предварительным усилителем В вольтметрах, выполненных по рис. 1а, переменное входное напряжение преобразуется в постоянное (выпрямляется) детектором, усиливается с помощью УПТ и поступает на стрелочный индикатор. При использовании схемы рис. 1б переменное напряжение поступает на входное устройство, которое содержит делитель, определяющий предел измерения, а также цепи согласования низкоомного делителя с высокоомным входом, после чего оно усиливается широкополосным усилителем, детектируется и подается на стрелочный индикатор. Вольтметры с детектором на входе имеют широкий диапазон частот. Их недостатком является низкая чувствительность. Вольтметры с предварительным усилением имеют более высокую чувствительность, но более узкий диапазон частот из-за трудностей создания широкополосных усилителей. В лабораторных работах используется милливольтметр В3-41. Внешний вид милливольтметра показан на рис. 2. Органы управления и присоединения, расположенные на лицевой панели, предназначены: тумблер «СЕТЬ» - для включения и выключения прибора; переключатель «dB - mV», «dB - V» - для переключения шкал стрелочного прибора; гнездо «)» - для подачи исследуемого сигнала. Также на панели имеется корректор механического нуля.  Рис. 2 Внешний вид милливольтметра В3-41. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР Измерительные генераторы служат источниками переменного и импульсного напряжений и применяются для исследования и настройки разнообразной электронной аппаратуры. Измерительные генераторы подразделяют на группы по форме кривой выходного напряжения: генераторы синусоидального напряжения, генераторы прямоугольных импульсов, генераторы напряжения специальной формы (треугольной, пилообразной, колоколообразной и т. д.) и по частотному диапазону: низкочастотные генераторы (0,001 Гц – 10 МГц), высокочастотные генераторы (100 кГц – 100 ГГц). Особую группу составляют генераторы шумовых сигналов – источники сигналов с равномерным спектром и калиброванным уровнем, используемые для радиотехнических измерений. Низкочастотные генераторы (генераторы синусоидального напряжения) строят по структурной схеме рис. 3.  Рис. 3. Структурная схема низкочастотного измерительного генератора Задающий генератор ЗГ служит источником синусоидальных колебаний и представляет собой автогенератор с регулируемой частотой. Усилители У низкочастотных генераторов состоят из нескольких каскадов усиления напряжения и мощности. Выходное устройство ВУ включает в себя согласующие трансформаторы для согласования выходного сопротивления генератора с сопротивлением нагрузочного устройства и аттенюаторы – делители напряжения для регулирования уровня выходного сигнала. Электронный вольтметр ЭВ (обычно стрелочный) предназначен для измерения выходного напряжения генератора, а модулятор М – для модуляции синусоидальных колебаний по амплитуде, т. е. для медленных по сравнению с периодом колебаний изменений амплитуды. Низкочастотные генераторы широко используют для исследования параметров и характеристик усилителей, например, для измерения коэффициента усиления, получения амплитудных и частотных характеристик и т. д. К основным техническим характеристикам низкочастотных генераторов относят: диапазон частот, погрешность установки частоты, нестабильность частоты, величину и погрешность установки выходного напряжения, нестабильность выходного напряжения, коэффициент нелинейных искажений. Упрощенная структурная схема генератора прямоугольных импульсов приведена на рис. 4. Задающий генератор ЗГ вырабатывает импульсы с частотой следования, устанавливаемой либо плавно, либо дискретно. В качестве задающего генератора используют мультивибраторы или генераторы гармонических колебаний фиксированной стабильной частоты. Обычно задающий генератор может работать как в непрерывном (автоколебательном), так и в ждущем режиме с внешним запуском через блок внешнего запуска БВЗ. Кроме того, предусматривается вывод на отдельное гнездо импульсов синхронизации (синхроимпульсов) от задающего генератора.  Рис. 4. Структурная схема измерительного генератора прямоугольных импульсов Блок задержки БЗ служит для задержки импульсов, поступающих на его вход от задающего генератора, на время, регулируемое в широких пределах. Блок формирования БФ вырабатывает прямоугольные импульсы регулируемой длительности. Усилитель мощности УМ предназначен для увеличения амплитуды импульсов до необходимой величины и для согласования блока формирования импульсов с нагрузочным устройством. Ступенчатый аттенюатор СА позволяет уменьшить амплитуду выходных импульсов в 100-1000 раз. Импульсы с выхода аттенюатора поступают на отдельное гнездо. Измеритель амплитуды импульсов ИА служит для измерения установленного значения амплитуды выходных импульсов и представляет собой импульсный электронный вольтметр. В лабораторных работах используется звуковой генератор Г3-53. Внешний вид прибора показан на рис. 5.  Рис. 5 Внешний вид звукового генератора Г3-53. Органы управления и присоединения, расположенные на лицевой панели, предназначены: тумблер «СЕТЬ» - для включения и выключения прибора; ручка «ЧАСТОТА Hz» - для плавной установки частоты в пределах каждого поддиапазона; тумблер «ПОДДИАПАЗОНЫ» - для переключения поддиапазонов частоты; переключатель «ПРЕДЕЛЫ ШКАЛ – ОСЛАБЛЕНИЕ» - для переключения шкал стрелочного прибора; ручка «РЕГУЛИРОВКА ВЫХОДА» - для плавной регулировки выходного напряжения на несимметричном и дополнительном симметричном выходах; вольтметр – для контроля выходного напряжения; гнезда «ВЫХОД» - для подключения кабеля. ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ С 1-68 Электронный осциллограф – прибор, предназначенный для записи или наблюдения на экране электронно-лучевой трубки изменений электрических сигналов во времени, а также измерения различных электрических величин (напряжения, тока, частоты, сдвига фаз, параметров импульсов и т. д.). На рис. 6 приведена структурная схема электронно-лучевого осциллографа.  Рис. 6 Структурная схема электронно-лучевого осциллографа Основным узлом осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). С помощью делителя напряжения R1, R2 электроды электронной пушки ЭЛТ подключают к высоковольтному источнику питания. Канал вертикального отклонения луча (канал Y) содержит входное устройство и высоковольтный широкополосный усилитель вертикального отклонения (усилитель Y). На выходе усилителя Y создается напряжение, пропорциональное входному сигналу. Это напряжение вызывает вертикальное отклонение луча. Канал горизонтального отклонения луча (канал X) состоит из входного устройства, усилителя канала синхронизации, генератора развертки и усилителя горизонтального отклонения луча (усилитель X). Генератор развертки вырабатывает линейно-изменяющееся напряжение, которое через усилитель X поступает на горизонтально-отклоняющиеся пластины ЭЛТ. Через усилитель синхронизации сигналы от входного устройства Y или X поступают на генератор развертки. Усилитель канала Z (усилитель Z) предназначен для усиления сигналов, поступающих на вход Z.Через переключатель П2 усиленные сигналы с входа Z могут быть поданы на модулятор ЭЛТ, изменяя яркость свечения экрана. Усилитель канала Z в некоторых осциллографах может отсутствовать. Калибраторы предназначены для калибровки чувствительности канала Y путем подачи стандартного переменного напряжения на вход Y (калибратор амплитуды) и длительности развертки путем подачи импульсов напряжения со стандартным периодом на модулятор ЭЛТ (калибратор длительности). В лабораторных работах используется осциллограф С1-68. Внешний вид прибора показан на рис. 7.  Рис. 7 Внешний вид осциллографа С1-68. Органы управления и присоединения, расположенные на лицевой панели, предназначены: тумблер «СЕТЬ» - для включения и выключения прибора; ручка «ЯРКОСТЬ» - для установки необходимой яркости луча; ручка «ФОКУС» - для фокусировки луча ЭЛТ; шлиц «АСТИГМАТИЗМ» - для устранения астигматизма ЭЛТ; ручка «ШКАЛА» - для регулировки освещения шкалы. Усилитель «Y»: ручка переключателя « ≂, » - для выбора открытого или закрытого входа усилителя; гнездо « ) 1M50 pF» - для подачи исследуемого сигнала на усилитель; большая ручка переключателя «V/cm, mV/cm» - для плавной регулировки чувствительности усилителя; ручка, обозначенная «↕», - для перемещения луча по вертикали; ручка «БАЛАНСИР.» - для балансировки усилителя; шлиц «▼» - для калибровки чувствительности усилителя; тумблер, обозначенный «1» - «10», - для загрубления чувствительности усилителя. Развертка: переключатель «) X, 1, 0,2» - для пятикратного растяжения и подключения входа X; гнездо « ) X» - для подачи внешнего сигнала на входной усилитель горизонтального отклонения; ручка «» - для перемещения по горизонтали; большая ручка сдвоенного переключателя «ВРЕМЯ/cm» и малая ручка «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» - для регулирования длительности развертки; ручка «СТАБ.» - для выбора режима работы генератора развертки (ждущий, автоколебательный). Синхронизация: ручка переключателя вида синхронизации «СЕТЬ ВНУТР., ВНЕШ., - 1 : 1,1 : 10» - для установки внутренней или внешней синхронизации с делителем и без делителя напряжения, а также для синхронизации от питающей сети; ручка переключателя полярности синхронизации «, ≂, , » - для установки открытого и закрытого входа синхронизации и выбора ее полярности; ручка «УРОВЕНЬ» - для выбора уровня запуска развертки; гнездо « ) ВНЕШ. » - для подачи внешнего сигнала синхронизации. Кроме того, на переднюю панель выведено гнездо калибратора « 2 kHz 100mV», а также зажим «». ОСЦИЛОГРАФ ОСУ-10 А Структурная схема электронно-лучевого осциллографа приведена на рис 6. Назначение каналов приведено выше.  Рис 8.Внешний вид осциллографа ОСУ 10 А ВНИМАНИЕ! Студентам разрешается подсоединить пробник-делитель ко входу Y. Включить питание осциллографа с помощью клавиши ВКЛ. По окончании экспериментов выключить питание с помощью клавиши ВЫКЛ, и отсоединить пробник –делитель. Студентам запрещается касаться других органов управления. Настройку прибора осуществляет ведущий преподаватель. Студентам рекомендуется теоретически изучить назначение органов управления осциллографом. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТРАКТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||