46

Введение

Лабораторные работы выполняются с использованием программ Electronic Workbench и Simulink (пакет MATLAB).

Общие замечания

Каждый студент выполняет свой вариант предварительного отчета по номеру в журнале группы. Необходимые данные для подготовки предварительного отчета приведены в таблицах в описании лабораторных работ.

Исполнительным является предварительный отчет, дополненный результатами работы в лаборатории и выводами.

Лабораторная работа э1

Безынерционные измерительные преобразователи

на операционных усилителях

Работа включает:

1. Изучение принципов действия линейных и нелинейных безынерционных активных измерительных преобразователей (АИП): сумматоров, триггеров Шмитта, выпрямителей, усилителей-ограничителей.

2. Выбор схем реализации преобразователей, расчет параметров элементов схем.

3. Построение функциональных характеристик.

4. Компьютерное исследование заданных АИП.

Содержание предварительного отчета

1. Выбор схем реализации преобразователей, расчет параметров элементов схем.

2. Построение осциллограмм на выходе АИП при заданных входных сигналах.

3. Расчет и построение проходных характеристик усилителя-ограничителя, триггера Шмитта, выпрямителя.

В таблице Э1.1 задаются амплитудные значения переменного напряжения промышленной частоты.

Методические указания. Изучить описание программы Electronic Workbench. Изучить принцип действия безынерционных АИП (с.1428 [1], с.821 [2]).

Таблица Э1.1

№	Ограничитель				Сумматор				Триггер Шмитта					Выпр.
	R1	R2	K	Uст	K1	U~вх	K2	U=вх	R1,2	R3	R4	Uoc	Uсм	R	U~вх
	к	к		В		В		В	к	к	к	В	В	к	В
1	10	–	-4	3	-1	4	-2	-2	10	36	–	1	-10	64	4
2	15	–	-3	4	-2	3	-1	-1	10	45	–	2	-9	75	5
3	30	–	-2	5	-3	2	1	2	15	51	–	3	-8	81	6
4	36	–	-1	6	-4	1	2	3	30	64	–	4	-7	92	7
5	45	–	-1	7	4	1	-3	4	36	75	–	4	-6	10	8
6	51	–	-2	8	3	2	-4	-5	45	81	–	3	-6	15	9
7	–	64	-3	9	-2	3	1	4	51	–	36	2	-7	30	9
8	–	75	-4	9	-1	4	2	-3	64	–	45	1	-8	36	8
9	–	81	-5	8	1	5	-3	2	75	–	51	1	-9	45	7
10	–	92	-5	7	2	4	-4	1	81	–	64	2	-10	51	6
11	–	10	-4	6	-3	3	4	1	92	–	75	3	-10	64	5
12	–	15	-3	5	-4	2	3	-2	20	–	81	4	-9	75	4
13	–	30	-2	4	1	1	-2	-3	15	36	–	4	-8	81	3
14	–	36	-1	3	2	1	-1	4	30	45	–	3	-7	92	3
15	–	45	-1	3	-3	2	1	-4	36	51	–	2	-6	10	4
16	–	51	-2	4	-4	3	2	2	45	64	–	1	-6	15	5
17	64	–	-3	5	4	4	-3	3	51	75	–	1	-7	30	6
18	75	–	-4	6	3	4	-4	-4	64	81	–	2	-8	36	7
19	81	–	-5	7	-2	3	1	5	75	–	36	3	-9	45	8
20	92	–	-4	8	-1	2	2	4	81	–	45	4	-10	51	9
21	10	–	-3	9	1	1	-3	-3	92	–	51	5	-6	64	9
22	15	–	-2	10	2	1	-4	2	20	–	64	4	-7	75	8
23	30	–	-1	9	-3	2	4	1	15	–	75	3	-8	81	7
24	36	–	-2	8	-4	3	3	-1	30	–	81	2	-9	92	6
25	–	45	-3	7	4	4	-3	2	36	36	–	1	-10	10	5
26	–	51	-4	6	3	5	-4	3	45	45	–	1	-6	15	4
27	–	64	-5	5	-2	4	1	-4	51	51	–	2	-7	30	3
28	–	75	-4	4	-1	3	2	4	64	64	–	3	-8	36	3
29	–	81	-3	3	1	2	-3	-2	75	75	–	4	-9	45	4
30	–	92	-2	10	2	1	-4	3	81	81	–	5	-10	51	5

К п.1. Принципиальные схемы заданных АИП и формулы для расчета параметров элементов схем представлены в [1,2]: сумматор на рис.1.5[1] или рис.1.6, 2.1а,б[2], выпрямители на рис.1.6б[1] или рис.2.3 [2], триггер Шмитта на рис.1.10б[1] или рис.2.9 [2], для получения схемы усилителя-ограничителя использовать схему на рис.1.8д[1], в которой параллельно стабилитронам подключить R2, резистор R1 находится во входной цепи. Выбрать свой вариант схем и нарисовать в отчете.

Для схемы сумматора по знаку коэффициентов определить используемый вход ОУ, а по их значениям вычислить значения резисторов, реализующих заданные коэффициенты [1, с.1721] , [2, с.1215]. Если при расчете значения резисторов получены отрицательные, целесообразно использовать схему инвертирующего сумматора с предварительной инверсией слагаемого.

Для схемы триггера Шмитта рассчитать одно из сопротивлений, обеспечивающее заданное значение U_ос [1, с.27], [2, с.21].

В схеме усилителя-ограничителя необходимо обеспечить заданный коэффициент преобразования, для расчета использовать [1, (14)] или [2, (15)].

К п.2. Нарисовать поданные на входы АИП сигналы: для сумматоров и выпрямителей – заданные в таблице Э1.1, для остальных – сигналы переменного напряжения промышленной частоты с амплитудой больше U_ст для усилителяограничителя и напряжения действия для триггера Шмитта. На этом же рисунке другим цветом показать выходные сигналы преобразователей.

К п.3. Изучить проходные характеристики выпрямителя, усилителя-ограничителя, триггера Шмитта и построить их в соответствии с заданными параметрами элементов.

Работа в лаборатории

1. Общие указания. Собрать заданную схему АИП. Подключить заданные сигналы на входы схем (п.2 предварительного отчета), осциллограф (вход А подключается на вход АИП, а вход В  на выход схемы). Провести настройку расчетных режимов АИП и режимов работы осциллографа.

2. Исследование усилителя-ограничителя. При заданном входном сигнале зарисовать осциллограммы, по осциллограммам определить напряжение стабилизации U_ст усилителя-ограничителя. Включить режим работы осциллографа В/А, зарисовать проходную характеристику на соответствующем рисунке предварительного отчета. Сравнить с проходной характеристикой предварительного отчета и пояснить результаты.

3. Исследование сумматоров. Вход А осциллографа подключается попеременно на входы сумматора. Зарисовать осциллограммы, сравнить с осциллограммами предварительного отчета.

4. Исследование триггера Шмитта. Зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов, по осциллограммам определить входное напряжение действия и отпускания триггера, по этим значениям построить проходную характеристику. Рассчитать коэффициент отпускания, равный отношению входного напряжения отпускания к входному напряжению действия. Включить режим работы осциллографа В/А, зарисовать проходную характеристику на соответствующем рисунке предварительного отчета. Сравнить с проходной характеристикой предварительного отчета и пояснить результаты.

5. Исследование выпрямителя. Зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов. Включить режим работы осциллографа В/А, зарисовать проходную характеристику на соответствующем рисунке предварительного отчета. Сравнить с проходной характеристикой предварительного отчета и пояснить результаты.