Опыт 6. Преобразователь тока в напряжение

Для ряда датчиков, например фотодиодов, выходным сигналом является ток. Простейшим преобразователем тока в напряжение является резистор. Однако у него есть недостаток: для источника входного сигнала входное сопротивление такого преобразователя не равно нулю.

Схема, осуществляющая преобразование тока в напряжение (рис. 42), является вариантом инвертирующего усилителя при R1 = 0. Входное сопротивление равно нулю, поскольку Ug  0 и инвертирующий вход потенциально заземлен. Если I_ВХ  0, то из схемы (рис. 42) имеем

I_Ф = I_OC = – U_ВЫХ / R_ОС, откуда U_ВЫХ = – I_ФR_OC.

П редставленная схема обеспечивает преобразование фототока I_Ф в напряжение приблизительно в отношении 10 В на 1 мкА входного тока. В качестве фотодиода может использоваться даже обычный диод в стеклянном корпусе, который обладает некоторой фоточувствительностью.

Соберите схему, изображенную на рис. 42. Освещая и затемняя фотодиод, наблюдайте изменение выходного нап­ряжения. По величине и полярности Uвых оцените полярность и величину тока с фотодиода.

Опыт 7. Инвертирующий сумматор

Соберите схему, показанную на рис. 43. Если I_ВХ = 0 и Ug = 0, то по закону Кирхгофа имеем:

I₁ + I₂ = I_ОС, I₁ = U₁ / R, I₂ = U₂ / R, I_OC = – U_ВЫХ / R.

Откуда U_ВЫХ = – (U₁ + U₂). Если схема имеет n входов, то аналогичными рассуждениями можно получить

U_ВЫХ = – (U₁ + … + U_n). (4)

Вычислите теоретически и измерьте экспериментально выходное напряжение при нескольких входных напряжениях, указанных в табл. 16. При этом «теоретическим» следует считать выходное напряжение, вычисленное по формуле (4) (используя экспериментальные данные U₁ и U₂), а «экспериментальным» – выходное напряжение, измеренное вольтметром (при тех же нап­ряжениях U₁ и U₂).

Таблица 16

U1, B	U2, B	UВЫХ, В, (теор.)	UВЫХ, В, (экс.)
+0,3__	+0,4__
+0,5__	–0,2__

Опыт 8. Схема усреднения

Соберите схему, приведённую на рис. 44. Из нее видно, что

I₁ + I₂ = I_ОС, I₁ = U₁ / R, I₂ = U₂ / R, I_OC = – U_ВЫХ / (R/2).

Откуда U_ВЫХ = – (U₁ + U₂) / 2. Для случая n-входовой схемы, если R1 = R2 = R_n и R_OC = R1/n, среднее арифметическое всех входных напряжений будет равно:

U_ВЫХ = – (U₁ + U₂ + … + U_n) / n.

П одавая различные входные напряжения U₁ и U₂ (положительные и отрицательные), найдите экспериментально и теоретически их средние арифметические значения. Заполните табл. 17.

Таблица 17

U1, B	U2, B	UВЫХ, В (теор.)	UВЫХ, В (экс.)