Цель работы: Исследование интегратора сигналов на основе оу. Основные теоретические положения.
Схема идеального интегратора сигналов на основе ОУ показана на рисунке 9.
Рис.9. Интегратор сигналов на основе ОУ.
Работа устройства основана на преобразовании входного сигнала напряжения Uвх.(t) в сигнал тока Iвх(t), протекающему по сопротивлению Ra. Ток, протекающий через емкость ООС (Cос) Iос(t) = - Iвх(t). Емкость Сос, таким образом, заряжается. Выходное напряжение Uвых(t) равно напряжению на емкости Сос.
Наиболее удобной формой входного сигнала для изучения работы идеального генератора является прямоугольный сигнал напряжения. В этом случае выходной сигнал линейно нарастает во времени. Скорость нарастания выходного сигнала прямо пропорциональна амплитуде входного сигнала, и обратно пропорциональна величине постоянной времени интегрирования Tинт = Ra * Cос.
В действительности идеальный интегратор, показанный на рис.9, практически не работоспособен. Причина – конечные, хотя и очень малые входной ток любого ОУ. Этим током емкость Cос заряжается до напряжения насыщения ОУ.
Рис.10. Вариант реальног интегратора сигналов на основе ОУ.
Практические схемы интеграторов содержат либо управляемый коммутатор, подключенный параллельно емкости Cос для ее “мнгновенного” принудительного разряда перед интервалом времени интегрирования. Такой интегратор можно назвать идеальным.
При другой реализации интегратора, рис.10, параллельно емкости Cос, для ее принудительного разряда, подключается сопротивление большой величины. В этом случае погрешность интегрирования определяется соотношением между длительностью входного сигнала и величиной постоянной времени цепи обратной связи Tос = Cос * Rос,
либо Tос = Cос * (Rос || Rдоп.1). Чем короче входной сигнал, или чем больше величина постоянной времени обратной связи, тем меньше погрешность интегрирования.
Задание к лабораторной работе 5.
В случае использования программного осциллографа на основе компьютера, откалибровать осциллограф по эталонному прямоугольному входному сигналу с амплитудой равной 1В.
Собрать схему рис.10. Емкость Сос = С8 подключается к точке квазоноль перемычками П.31 и П.к.н.
Сопротивления Ra и обратной связи выбираются по указанию преподавателя. Генератор входного сигнала также выбирается по указанию преподавателя.
Для выбранного сопротивления Ra и сопротивления обратной связи при двух значениях частоты следования сигналов генератора рассчитать форму выходного сигнала интегратора и сравнить с экспериментом. Частота следования сигналов генератора регулируется замыканием или размыканием перемычки П.1.
Сопротивления R12 и R13 подключаются к выходам генераторов перемычками П.23.1 и П.24.1, а к точке квазиноль перемычками П.28 и П.29, соответственно. Сопротивление R11 подключается к выходу генератора перемычкой П.23.1, а к точке квазиноль перемычками П.27 и П.к.н. Сопротивление R17 подключается к точке квазиноль перемычкой П.32.
Для всех экспериментов зарисовать осциллограммы на выходе генератора, и на выходе схемы.
Отчет по работе должен содержать исследуемые схемы, результаты расчетов и измерений, а также осциллограммы и основные выводы.
Контрольные вопросы.
Как рассчитываются выходные сигналы схемы?
Как зависит величина погрешности интегрирования от длительности входных сигналов при неизменной величине постоянной времени обратной связи?
Как зависит величина погрешности интегрирования от величины постоянной времени обратной связи при постоянной длительности входных сигналов?
Содержание.
Лабораторная работа 1. Основная инвертирующая схема включения ОУ.
Лабораторная работа 2. Основная неинвертирующая схема включения ОУ.
Лабораторная работа 3. Инвертирующий сумматор сигналов на основе ОУ.
Лабораторная работа 4. Сумматор – вычитатель сигналов на основе ОУ.
Лабораторная работа 5. Инвертирующий интегратор на основе ОУ.
Список рекомендуемой литературы.
Не рекомендуется пользоваться учебниками издательства <<В.Ш.>>.