Исследование генератора линейно-изменяющегося напряжения (глин)

Цель работы. Исследование работы схемы ГЛИН (рис. 26).

Р ис. 26. Генератор линейно-изменяющегося напряжения

2

11

. Границы линейных участков передаточной характеристики (рис. 4) определяются из соотношений:

U_A = U_C = 0,7E1,

U_D = U_D = 0,7E2.

3. Напряжение на выходе сумматора (рис. 7) определяется выражением

U_вых = − .

 При R_ос = R1 = R2 = R3 U_вых= − (U_вх1 + U_вх2+ U_вх3).

Для того чтобы выполнить суммирование напряжения без изменения знака, можно на выходе сумматора включить инвертор.

Лабораторная работа № 2

Исследование усилителей переменного напряжения

Цель работы. Исследование характеристик и параметров электронных усилителей на ОУ, предназначенных для усиления переменного напряжения.

Программа работы

1. Исследовать схему инвертирующего усилителя переменного напряжения (рис. 8).

Рис. 8. Инвертирующий усилитель переменного

напряжения

10

12

1.1. Снять и построить амплитудно-частотную характери- стику усилителя с разделительной ёмкостью С1 и без разделительной ёмкости при двух различных коэффи - циентах усиления. Определить полосу пропускания уси- лителя при заданных коэффициентах усиления.

1.2. Используя параметры ОУ, рассчитать выходную гранич- ную частоту усилителя при заданных коэффициен - тах усиления. Сравнить расчётные данные с эксперимен- тальными данными.

2.  Исследовать схему неинвертирующего усилителя переменного напряжения (рис. 9).

Рис. 9. Неинвертирующий усилитель

переменного напряжения

2.1. Повторить п. 1.1.

2.2. Повторить п. 1.2.

3. Исследовать повторитель напряжения (рис. 10).

Рис. 10. Повторитель переменного напряжения

3

29

. Для получения передаточной характеристики резистором R3 на неинвертирующий вход операционного усилителя подается напряжение смещения E₀ >0 петли гистерезиса (рис. 25), которое контролируется вольтметром, подключенным к клемме К19.

Рис. 25. Передаточная характеристика триггера Шмитта

3.1. Подать на инвертирующий вход схемы напряжение положительной полярности U_вх < Е₀ , при этом схема триггера будет находиться в состоянии, при котором

U_вых. = U⁺_{вых. макс.}.

3.2. Плавно увеличивая напряжение на входе триггера, привести схему в состояние, при котором U_вых. = U ^–_{вых. макс.}, измерить в этот момент времени напряжение на входе триггера U_вх1.

3.3. Плавно уменьшая напряжение на входе триггера, привести схему в состояние, при котором U_вых. = U ⁺_{вых. макс.}, измерить в этот момент времени напряжение на входе триггера U_вх2.

3.4. По полученным данным построить в масштабе передаточную характеристику триггера. Определить ширину петли гистерезиса по разности напряжений: ΔU = U_вх1 – U_вх2.

4. Задать смещение на неинвертирующем входе схемы

Е₀ = 0. Повторить пп. 3.1.– 3.4.

28

Рис. 24. Триггер Шмитта

Программа работы

1.  Снять и построить передаточную характеристику триггера при различных напряжениях смещения на неинвертирующем входе.

2. Наблюдать работу триггера при преобразовании синусоидального напряжения в напряжение прямоугольной формы на различных частотах и при различных напряжениях смещения на неинвертирующем входе.

3.  Произвести моделирование работы схемы триггера Шмита на ЭВМ.

4. Произвести сравнительный анализ результатов, полученных в пп. 1-3, сформулировать выводы.

Указания к выполнению работы

1. Триггер Шмита представляет собой операционный усилитель, охваченный положительной ОС с помощью резисторов R2 и R3. Коэффициент передачи цепи ОС

.

При выполнении условия ≥ 1 схема становится регенеративным устройством и его передаточная характеристика будет релейной.

2. Для того чтобы подать питание на схему, необходимо включить тумблер № 4, при этом загорится соответствующий светодиод на лицевой панели стенда.

13

3.1. Снять и построить АЧХ повторителя напряжения. Определить его полосу пропускания.

4. Сравнить результаты пп. 1 3 и сделать выводы о характере зависимости полосы пропускания усилителя переменного напряжения от коэффициента усиления и схемы усилителя.

5. Используя пакет программ схемотехнического моделирования электронных схем (например, MICRO-CAP версий 6 или 5), вводить последовательно в ЭВМ схемы усилителей, изображённые на рис. 8, 9, 10.

5.1. Повторить пп. 1.1, 2.1, 3.1 в режиме получения АЧХ (режим «AC»), сняв зависимость . Соотношение между коэффициентом усиления К в относительных единицах и его значением в децибелах определяется как .

5.2. Полосу пропускания определять при снижении коэффи -циента усиления на 3 дБ относительно его максимального значения.

5.3. Изменить частотно-зависимые параметры усилителя и повторить п. 5.1.

5.4. Сравнить результаты лабораторных исследований и результаты, полученные при моделировании схем на ЭВМ.

6. Сформулировать выводы о проделанной работе.

Указания к выполнению работы

1. При снятии АЧХ усилителя переменного напряжения частоту входного сигнала f_с изменять в пределах 20 Гц  200 кГц, и с помощью цифрового вольтметра или осциллографа измерять выходное напряжение, получив его зависимость от частоты f . Амплитуду входного напряжения поддерживать постоянной в пределах динамического диапазона усилителя.

Полоса пропускания усилителя определяется по граничным частотам f_н и f_в , на которых коэффициент усиления

уменьшается в раз по сравнению с коэффициентом усиления К₀ на средних частотах (f_K0 1000 Гц).

2

14

. Определить частоту f_в , так называемую частоту среза f_ср, можно по частоте единичного усиления f₁ (справочному параметру ОУ) и коэффициенту усиления К:

f_в = f_ср = .

Лабораторная работа № 3