К Мал. 6.1 ороткі відомості з теорії

На основі ОП можна побудувати майже ідеальні інтегратори. На мал. 6.1 показана найпростіша схема, що виконує цю функцію. Її вихідна напруга U_ВИХ зв'язана з вхідною напругою U_BX наступними співвідношеннями:

Мал. 6.2

Недоліком цієї схеми є дрейф вихідної напруги, обумовлений напругою зсуву і вхідних струмів ОП.

Це небажане явище можна послабити, якщо до конденсатора С підключити резистор R₂ з великим опором (мал. 6.2), що забезпечує стабілізацію робочої точки за рахунок зворотного зв'язку за постійним струмом. Резистор зворотного зв'язку R2 запобігає також насичення ОП після заряду конденсатора, коли струм через конденсатор стане рівним нулю. Вихідна напруга цієї схеми при подачі на неї стрибка вхідної напруги амплітудою U_BX змінюється відповідно до виразу:

Мал. 6.3

На початковому інтервалі перехідного процесу при t << R₂ЧС, зміна вихідної напруги U_ВИХ буде досить близькою до лінійної і швидкість її зміни може бути обчислена з виразу:

Для схеми диференціатора (мал. 6.3) вихідна напруга U_ВИХ пропорційна швидкості зміни вхідного сигналу й обчислюється за формулою:

Порядок проведення експериментів

Експеримент 1. Перехідний процес у схемі інтегратора.

Відкрийте файл c11_018 із схемою, зображеною на мал. 6.4. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги схеми за подачі на вхід напруги у виді послідовності прямокутних імпульсів у розділі "Результати експериментів". Вимірте амплітуду вхідної напруги і Визначте за осцилограмою швидкість зміни вихідної напруги. Для сталого процесу вимірте амплітуду вихідної напруги. Результати запишіть у розділ "Результати експериментів".

Експеримент 2. Вплив амплітуди вхідної напруги на перехідний процес у схемі інтегратора.

У схемі, зображеної на мал. 6.4, встановіть амплітуду генератора рівною 2 В і встановіть масштаб напруги на входах А і В осцилографа 2 V/div. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". Вимірте амплітуду вхідної напруги і Визначте за осцилограмою швидкість зміни вихідної напруги. Порівняйте осцилограми вихідної напруги, отриманої в цьому і попередньому експериментах. Для сталого процесу вимірте амплітуду вихідної напруги. Результати занесіть у розділ "Результати експериментів".

Е

Мал. 6.4

ксперимент 3. Вплив параметрів схеми на перехідний процес у схемі інтегратора.

а). У схемі мал. 6.4 встановіть опір R1 рівним 5 кОм, амплітуду генератора 5 В. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". Запишіть амплітуду вхідної напруги і визначте за осцилограмами швидкість зміни вихідної напруги на початку процесу. Порівняйте осцилограму вихідної напруги, отриману в даному експерименті з осцилограмою, отриманою в експерименті 1.

б). У схемі мал. 6.4 встановіть ємність конденсатора рівною 0.02 мкФ. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". Запишіть амплітуду вхідної напруги і визначте за осцилограмою швидкість зміни вихідної напруги на початку процесу. Порівняйте осцилограму вихідної напруги, отриману в даному експерименті, з осцилограмою, отриманою в експерименті 1.

Експеримент 4. Перехідний процес у схемі диференціатора на ОП.

а). Відкрийте файл c11_019 із схемою, зображеною на мал. 6.5. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". За отриманими осцилограмами визначте швидкість зміни вхідної напруги й амплітуду вихідної напруги, результат запишіть у розділ "Результати експериментів".

б). За заданими параметрами схеми і знайденим значенням швидкості зміни вхідної напруги розрахуйте амплітуду вихідної напруги. Результат запишіть у розділ "Результати експериментів".

Мал. 6.5

Експеримент 5. Вплив частоти вхідної напруги на вихідну напругу диференціатора.

а). У схемі мал. 6.5 встановіть частоту генератора рівною 2 кГц. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". За отриманими осцилограмами визначте швидкість зміни вхідної напруги й амплітуду вихідної напруги. Результати запишіть у розділ "Результати експериментів". Порівняєте осцилограму вихідної напруги, отриману в даному експерименті, з осцилограмою, отриманою в експерименті 4.

6). За заданими параметрами схеми і знайденим значенням швидкості зміни вхідної напруги розрахуйте амплітуду вихідної напруги. Результат запишіть у розділ "Результати експериментів".

Експеримент 6. Вплив опору в ланцюзі зворотного зв'язку на вихідну напругу диференціатора.

а). У схемі мал. 6.5 відновіть початкову частоту генератора, а величину опору в ланцюзі зворотного зв'язку встановіть рівною 10 кОм. Увімкніть схему. Замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". За отриманими осцилограмами визначте швидкість зміни вхідної напруги й амплітуду вихідної напруги. Результат запишіть у розділ "Результати експериментів". Порівняйте осцилограму вихідної напруги, отриману в даному експерименті, з осцилограмою, отриманою в експерименті 4.

б). За заданими параметрами схеми і знайденим значенням швидкості зміни вхідної напруги розрахуйте амплітуду вихідної напруги. Результат запишіть у розділ "Результати експериментів".

Експеримент 7. Вплив ємності конденсатора на вихідну напругу диференціатора.

а). У схемі мал. 6.5 відновіть первісні значення параметрів схеми, а величину ємності конденсатора встановіть рівною 0.1 мкФ. Увімкніть схему. Після встановлення процесу замалюйте осцилограми вхідної і вихідної напруги в розділі "Результати експериментів". За отриманими осцилограмами визначте швидкість зміни вхідної напруги й амплітуду вихідної напруги. Результат запишіть у розділ "Результати експериментів". Порівняйте осцилограму вихідної напруги, отриману в даному експерименті, з осцилограмою, отриманої в попередньому експерименті.

б). За заданими параметрами схеми і знайденим значенням швидкості зміни вхідної напруги розрахуйте амплітуду вихідної напруги. Результат запишіть у розділ "Результати експериментів".