Исследование усилительных устройств в режиме медленно изменяющихся входных сигналов

Цель работы. Исследование электронных схем на ОУ, применяющихся для усиления постоянного напряжения или медленно изменяющихся входных сигналов: инвертирующего усилителя, неинвертирующего усилителя, сумматора, повторителя, инвертора.

Программа работы

1. Исследовать схему инвертирующего усилителя (рис. 3).

Рис. 3. Инвертирующий усилитель

35

.

 Выходное напряжение U_вых усилителя в автоколебательном режиме во времени принимает два фиксированных значения:

U ⁺_{вых. max} и U ⁻_{вых. max} .

2. Для того чтобы подать питание на схему необходимо включить тумблер № 6, при этом загорится соответствующий светодиод на лицевой панели стенда.

3. Клеммы К21 и К23 позволяют подключать различные по величине ёмкости, от которых зависит частота генерируемых импульсов.

4. Резисторами стенда R1 и R2 (соответственно резисторы R′ и R′′ на схеме рис. 30) задаются различные постоянные времени зарядки конденсаторов в цепи обратной связи операционного усилителя, а следовательно скважность генерируемых импульсов.

5. Длительности импульса и паузы на выходе мультивибратора определяются соответственно следующими выражениями:

;

.

 Частота колебаний

.

 

6

Меняя сопротивление резисторов стенда R1 и R2, можно изменять как частоту, так и скважность следующих друг за другом прямоугольных импульсов.

34

осциллограмму выходного напряжения мультивибратора и измерить длительности импульса и паузы.

  Убедиться, что скважность импульсов выходного напряжения равна двум.

Рис. 30. Мультивибратор

2. Установить значения сопротивлений R′ ≠ R′′. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения мультивибратора и измерить длительности импульса и паузы. Определить скважность импульсов выходного напряжения мультивибратора.

3.  Изменить частоту генерируемых импульсов. Повторить пп. 1 и 2.

4. Произвести моделирование схемы мультивибратора на ЭВМ.

5. Произвести сравнительный анализ результатов, получен-ных в пп. 1 – 4, сформулировать выводы.

Указания к проведению работы

1. Операционный усилитель DA1 работает в режиме регенеративного компаратора вследствие наличия широкополосной положительной ОС с коэффициентом передачи

1

7

7

.1. Изменяя величину и полярность входного напряжения U_вх, снять и построить передаточную характеристику усилителя U_вых=( U_вх) (рис. 4) при двух различных коэффициентах усиления: К_u ≈ 10 и К_u ≈ 30. Определить границы линейных участков передаточных характеристик и коэффициенты усиления на линейном участке.

1.2. Расчетным путём определить границы линейных участков передаточных характеристик усилителей и их коэффициенты усиления. Сравнить полученные результаты с экспериментальными данными по п. 1.1.

1.3. Собрать схему с коэффициентом усиления К_u ≈ 10. Подать на вход поочерёдно напряжения U_вх= 1 В и U_вх= 2 В, замерить выходные напряжения. Объяснить результаты.

Рис. 4. Передаточные характеристики усилителей:

1 – инвертирующего; 2 – неинвертирующего;

точки А, Б и С, D на графиках определяют

границы линейных участков

2. Исследовать схему неинвертирующего усилителя (рис.5).

.

8

Рис. 5. Неинвертирующий усилитель

2.1. Изменяя величину и полярность входного напряжения Uвх, снять и построить передаточную характеристику усилителя U_вых=( U_вх) (рис. 4) при двух различных коэффициентах усиления К_u ≈ 11 и К_u ≈ 28. Определить границы линейных участков передаточных характеристик и коэффициенты усиления на линейном участке.

2.2. Рассчитать границы линейных участков передаточных характеристик усилителей и их коэффициенты усиления. Сравнить полученные результаты с экспериментальными данными по п. 2.1.

3. Исследовать схему повторителя напряжения (рис. 6).

3.1. Собрать схему повторителя напряжения и снять её передаточную характеристику.

Рис. 6. Повторитель напряжения

33

Рис. 29. Осциллограммы напряжений на входе