Интегратор и дифференциатор на оу.
Функцию интегрирования можно реализовать по схеме рис. 1.8, а при включении в цепь обратной связи ОУ конденсатора, а входной сигнал подать на инвертирующий вход усилителя через резистор. Ток в цепи резистора R1, пропорциональный мгновенному значению входного напряжения , протекает также через конденсатор Соc обратной связи, создавая на нем интегральное значение напряжения. Так как потенциал суммирующей точки UΣ практически равен нулю, то напряжение на выходе Uвых равно напряжению на этом конденсаторе.
На схеме рис. 1.8, б приведены временные диаграммы работы интегратора при импульсном входном сигнале. В интервале времени t0 – t1 подается на вход импульс отрицательной полярности, в результате напряжение Uвых линейно нарастает. При скачкообразном изменении полярности входного сигнала в момент t1 начинается спад напряжения Uвых , так как изменяется направление тока через конденсатор на противоположное и уменьшается его заряд. В момент t2, когда Uвых = 0, ток в цепи конденсатора становится равным нулю, и он сохраняет свой заряд неизменным.
Дифференцирование сигналов выполняется по схеме (рис. 1.9, а)
Отличительной особенностью дифференциатора является его высокая чувствительность по входу к импульсным и высокочастотным помехам. Это обусловлено относительно малым реактивным сопротивлением конденсатора С для этих помех. В результате значительно возрастает коэффициент передачи дифференциатора и напряжение помех на выходе, что может привести к самовозбуждению усилителя.
2. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
2.1. Собрал на лабораторной установке принципиальную схему инвертирующего сумматора по рис. 2.1, используя соединительные проводники.
2.2. Установил с помощью потенциометров RA, RB, RC напряжения входных сигналов UBX1, UBX2 и UBX3 такой величины, чтобы суммарное напряжение на выходе ОУ не превышало верхней границы его линейного диапазона.
UBX1 = + 0,6 В ; UBX2 = + 1 В ; UBX3 = + 1,2 В .
2.3. Вычислил значение Uвых по формуле (1.6) и сравнили результат расчета с экспериментом.
-5,6
В .
UВЫХ.ИЗМ = -5,4 В .
3,57
%
Погрешность может быть вызвана конечным значением КU0 ОУ, неточной установкой выходных напряжений и измерения выходного напряжения по осциллографу, а также сопротивлений резисторов
2.4. Собрал схему неинвертирующего сумматора по рис. 2.2.
Рис. 2.2. Неинвертирующий сумматор.
2.5. Установил с помощью потенциометров RA и RB определенные значения напряжений на входах сумматора Uвх1 и Uвх2 . Измерил напряжение на его выходе и вычислили значение Uвых по формуле (1.7). Определил погрешность выполнения операции суммирования.
UВХ1 = +0,6 В ; UВХ2= +1,2 В ;
,
так как по схеме R1=R2=RN
, =>
=>
2,7 В
;
UВЫХ.ИЗМ = 2,6 В ;
3,7%
2.6. Собрал схему интегратора по рис. 2.3. Тумблер Т установил в положение, при котором цепь обратной связи замыкается через резистор R .
2.7. Подключил на выход интегратора один вход осциллографа и установил скорость развертки луча по горизонтали одно деление в секунду, а другой его вход подключили к подвижному контакту потенциометра RA и установил напряжение на этом контакте, равное нулю.
2.8. Выполняя периодически сброс выходного напряжения интегратора с помощью тумблера Т и устанавливая каждый раз при его замкнутом состоянии новое напряжение на подвижном контакте RА , добился такого значения напряжения на входе интегратора, чтобы при разомкнутом состоянии тумблера скорость нарастания напряжения на выходе интегратора составила 1 В/с.
Построил эпюры входного и выходного сигналов с указанием момента t1 - начала разомкнутого состояния тумблера Т и t2 - начала замкнутого состояния. Выполнил расчет скорости нарастания напряжения на выходе интегратора по выражению (1.8) и сравнил результаты расчета и эксперимента.
UВЫХ.0 =0 ; UВХ1 = -1 ;
В
Рис. 2.4.