7.1. Ціль роботи
Закріплення й поглиблення теоретичних знань за розділом "Операційні підсилювачі". Вивчення принципів побудови підсумовуючих, диференційних та інтегрувальних схем на операційних підсилювачах. Експериментальне дослідження основних характеристик і перевірка кількісних співвідношень для цих схем.
7.2. Підготовка до роботи
Вивчити розділ курсу щодо підсилювачів постійного струму та операційних підсилювачів, які, зокрема, використовуються для моделювання математичних операцій.
Підготувати питання відносно геометричного змісту похідної та інтеграла, а також накреслити графіки теоретичних результатів диференціювання та інтегрування наведених функцій (зразок графіків домашнього завдання на
рис. 7.1).
Рисунок 7.1
На цьому рисунку у верхньому
ряду зображені епюри напруг Uвх(t),
що зустрічаються в
лабораторній роботі, а в середньому і
нижньому рядах підготовлені координатні
осі для зображень передбачуваної форми
вихідної напруги диференціатора
та інтегратора
.
7.3. Опис лабораторної установки
Лабораторна установка складається з макета операційного підсилювача та двоканального електронного осцилографа С 1-93.
У макет входять п'ять схем операційних підсилювачів, які досліджуються, вольтметр постійного струму, блок керування, генератор сигналів спеціальної форми, а також блок живлення.
Операційні підсилювачі виконані на мікросхемах К140УД6, до них входять також кола зворотного зв'язку і вхідні кола. Структура схем, залежно від функцій, може змінюватися за допомогою блока керування. Так, схема 1 є підсилювачем, схема 2 − підсилювачем-інвертором, схема 3 − суматором-інвертором, схема 4 − диференціатором, схема 5 − інтегратором. Кожна схема має вхідні клеми, до яких підключається кабель каналу осцилографа і кабель макета "Напряжение Uвх", по якому із блока керування подається напруга необхідної форми.
Вольтметр призначений для вимірювання постійної напруги на виході ОП. Він має двосторонню шкалу та межі вимірювання 0,5 і 5 В, які установлюються за допомогою перемикача П1.
Блок керування має перемикачі, за допомогою яких можна змінювати напругу на вході ОП і значення елементів схеми. Перемикач П2 визначає форму напруги, що подається на вхід ОП. Перемикач П3 "Схема" дозволяє вибрати для дослідження одну з п'яти наявних у макеті схем ОП. Перемикач П4 дискретно змінює постійну напругу, що подається на вхід ОП в межах від −200 до +200 мВ. Перемикач "R3" змінює опір резистора R3 у вхідному колі інвертувального входу схеми 3. Перемикач "Roc" змінює опір резистора Roc у колі зворотного зв'язку. Резистори R1 і R2 у всіх схемах однакові і рівні 3 кОм.
Кабелі I і ІІ каналів осцилографа з'єднуються відповідно із вхідними й вихідними гніздами схеми на передній панелі макета. Гніздо "Х" осцилографа з'єднується проводом із гніздом "Синхр." на макеті.
Блок живлення забезпечує стабілізовану напругу +12 В, –12 В, +6 В і –6 В для живлення ОП та допоміжних пристроїв.
Внутрішній генератор макета виробляє електричні сигнали синусоїдальної, косинусої-дальної, прямокутної, трикутної і трапецеїдальної форми, які використовуються для дослідження ОП. Заданий за допомогою П2 сигнал подається до входу ОП по екранованому кабелю "Напряжение Uвх".
Схема передньої панелі макета зображена на рис. 7.2, а передня панель осцилографа С 1-93 − на рис. 7.3.
У завдання до лабораторної роботи входить дослідження операційного підсилювача в таких режимах:
неінвертувальний підсилювач постійного та змінного струмів;
інвертувальний підсилювач постійного та змінного струмів;
підсумовуючий підсилювач;
диференціюючий підсилювач;
інтегруючий підсилювач.