Лабораторна робота № 6
Дослідження схем порівняння напруг
Мета роботи: ознайомитися з принципом дії схем порівняння напруги, побудованих на операційних підсилювачах.
Стислі теоретичні відомості
Компаратором
називається пристрій для порівняння
двох напруг. Простий компаратор- це
операційний підсилювач, до входів якого
підключаються напруги, що порівнюються..
Схема (а) і передавальні характеристики
(б, в) такого компаратора показані на
рис. 6.1.
а) б) в) Рис.6.1.
У таких компараторів є два недоліки: залежність часу перемикання від швидкості зміни вхідного сигналу і «брязкіт» вхідної напруги при немонотонному вхідному сигналі. Брязкіт ілюструється рис. 6.2.
Рис.6.2.
Від цих недоліків вільні регенераторні компаратори, які иають назву «Тригер Шмітта» (рис.6.3, рис.6.4). Їх особливості полягають у наявності додатнього зворотного зв'язку і гістерезису передавальної характеристики.
Значення вхідних напруг, які викликають зміну полярності (перемикання) на виході тригера, називаються пороговими напругами (U П ). Для схеми, представленої на рис 6.3,а порогова напруга, при якій відбувається перемикання тригера Шмітта, визначається виразом:
а
)
б)
Рис.6.3
Для схеми, представленої на рис. 6.4,а значення порогової напруги знаходиться з виразу:
а) б) Рис.6.4
Внаслідок дії позитивного зворотного зв'язку час перемикання тригера Шмітта визначається лише власною інерційністю ОП. Гістерезис передавальної характеристики приводить до значного зниження небезпеки «брязкоту».
Порядок виконання роботи
Робота виконується на лабораторному стенді ЭС23.
Дослідження роботи операційного підсилювача в режимі компаратора (рис.6.5.).
Рис.6.5.
1.1. Встановити змінну пластину №1.1.
1.2. На панелі «Джерела» натиснути відповідні кнопки вибору сигналу постійного струму і включити стенд. У зоні «1» натискувати кнопку «До».
1.3. На панелі «U вх» натиснути кнопку «Джер.1». За допомогою ручки «Джер. 1» панелі «Джерела» встановити напруга на вході 1 компаратора, рівне U вх = +3 В.
1.4. На панелі натиснути кнопку «Джер.2». Обертаючи ручку «Джер. 2» і контролюючи стани виходу компаратора за допомогою світлодіодів панелі «Uвих», визначити напругу на вході 2, при якому вихідна напруга змінить полярнист.ь на протилежну. Значення вхідної напруги вимірюється вольтметром «Uвх», вихідної напруги – вольтметром «Uвих».
1.5. Повторити дії п.1.4. для напруг на вході 1 компаратора, рівних +2в, +1, 0, -1в, -2в, -3в. Результати записати в табл. 6.1.
Таблиця. 6.1
Uвх1, В |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
Uвх2, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дослідження тригера Шмітта (рис.6.6).
Рис.6.6
2.1. Встановити змінну пластину №4. З'єднати клеми 1 панелі «Підсилювач, компаратор» з клемою 1 панелі «Тригер». З'єднати клема 2 панелі «Підсилювач, компаратор» з клемам 2 панелі «Тригер». Включити стенд.
2.2. На панелі «Тригер» натиснути кнопку «R3». Встановити напругу джерела «Джер. 2» рівне О В. Задаючи значення напруги «Джер. 1», вказані у верхньому рядку табл.6.2, виміряти вихідну напругу тригера вольтметром «Uвих». Результати занести в другий рядок табл. 6.2.
Таблиця 6.2
Uвх,В |
+0.5 |
+0.4 |
+0.3 |
+0.2 |
+0.1 |
0 |
-0.1 |
-0.2 |
-0.3 |
-0.4 |
-0,5 |
Uвих,В (R3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвих,В (R4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продовження табл.6.2.
Uвх,В |
-0,4 |
0,3 |
-0,2 |
-0,1 |
0 |
+0,1 |
+0,2 |
+0,3 |
+0,4 |
+0,5 |
Uвих,В (R3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвих,В (R4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Натиснувши на панелі «Тригер» кнопку «R4» повторіть дію п.2.2. Результати занесіть в третій рядок табл.6.2.
За даними табл.6.1 і табл.6.2 побудуйте передавальні характеристики компаратора і тригера Шмітта.