Лабораторные работы / Первое полугодие / Лабораторная работа №6

Лабораторная работа №5

Исследование мультивибратора и сумматора на базе операционного

усилителя

Цель работы: Имитационное моделирование схем мультивибраторов в автоколебательном режиме и сумматоров на ОУ, получение осциллограмм напряжений на конденсаторе Uc и Uвых, определение параметров сигналов, сравнение с расчётными значениями.

Задание 1. Исследование мультивибратора. Собрать схему мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме, приведенного на рисунке 1, при скважности импульсного процесса .

Рис. 1. – Схема для моделирования мультивибратора

1) При R1=20 кОм и R2=50 кОм произвести исследование длительности выходных импульсов t_И+,- , периода их повторения Т_ПОВТ. и амплитуды U_M.ВЫХ. от величины емкости конденсатора С. Для чего снять зависимости t_И+,- , Т_ПОВТ., U_M.ВЫХ. = f(C) для двух значений сопротивления цепи обратной связи R_OC = 10 кОм и 100 кОм.

Таблица 1 – Влияние емкости конденсатора на значения t_И+,- , Т_ПОВТ., U_M.ВЫХ. = f(C)

Roc, кОм	С, мкФ	0,01	0,05	0,06	0,1	0,11	0,15
10	tИ, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В
100	tИ, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В

Построить графики снятых зависимостей. Зарисовать согласованные временные зависимости выходного напряжения U_вых и напряжения на времязадающем конденсаторе С(инвертирующем входе ОУ) U_вх.и для одного сопротивления цепи обратной связи R_ос и двух (крайних) значений величины емкости С.

Для всех случаев с помощью осциллографа измерить и указать на рисунках временные параметры: длительность выходного импульса t_И , период повторения Т_ПОВТ. , а также амплитуду импульсов и величины нижнего и верхнего пороговых напряжений U_П.ВЕРХ. и U_П.НИЖН..

Рассчитать пороговое напряжение входов ОУ и сопоставить с соответствующими величинами, измеренными с помощью осциллографа.

2) Исследовать влияние коэффициента положительной обратной связи К_ОС мультивибратора на амплитуду и период повторения выходных импульсов.

Снять зависимость U_M.ВЫХ., Т_ПОВТ = f(КОС) при RОС=100 кОм и С=0.05 мкФ.

Коэффициент положительной обратной связи К_ОС= R₁/( R₁ + R₂) задавать величинами резисторов цепи ПОС R₁ и R₂, указанными в таблице 2.

Таблица 2

R1, R2 (кОм)	КОС	UМ.ВЫХ. (В)	ТПОВТ
50, 40
40, 40
20, 40
10, 40

Построить зависимости U_M.ВЫХ., Т_ПОВТ = f(К_ОС)

Задание 2. Исследование несимметричного мультивибратора.

1) Собрать схему мультивибратора, работающего в режиме автоколебаний, приведенного на рисунке 1, при скважности импульсного процесса .

Рис. 2 – Схема для моделирования несимметричного мультивибратора

2) Исследовать влияние емкости конденсатора С на длительность выходных импульсов положительной полярности , период их повторения ТПОВТ. и амплитуду выходных импульсов U_M.ВЫХ. при: R=50 кОм, R₁=20 кОм, R₂=50 кОм и двух значениях R_ОС=10 кОм и 100 кОм. Результаты измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3 – Влияние емкости конденсатора на значения t_И+,- , Т_ПОВТ., U_M.ВЫХ. = f(C)

Roc, кОм	С, мкФ	0,01	0,05	0,06	0,1	0,15	0,2
10	, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В
100	, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В

Для одного из заданных значений емкости С рассчитать: длительность выходного импульса , период повторения Т_ПОВТ., их амплитуду U_M.ВЫХ. и пороговые напряжения схемы.

Задание 3. Исследование трехвходового инвертирующего сумматора

1) Собрать схему, показанную на рис. 3. Вольтметр настроить на измерение постоянного напряжения.

Рис. 3 Функциональная схема трехвходового инвертирующего сумматора

2) Установить напряжение питания операционного усилителя для всех вариантов Е_П = 15 В, сопротивление цепи обратной связи R_ОС = = 100 кОм, R_КОР = 1 кОм.

3) Рассчитать и установить значения сопротивлений входных цепей схемы (R1, R2, R3) такие, чтобы выполнялось реализуемое выражение варианта, заданное в табл. 4. Если напряжение дано со знаком минус, то оно должно быть включено своим минусом к входу, а плюсом к общей точке

Выходное напряжение инвертирующего сумматора рассчитывается по формуле

Полученное выражение показывает, что напряжение на выходе сумматора равно инвертированной сумме входных напряжений, взятых с весовыми коэффициентами, определяемыми отношениями сопротивления R_OC к сопротивлениям соответствующих входных резисторов.

При выборе R1=R2=R3=R

.

Если выбрать R_OC=R, то выходное напряжение будет равно инверсной сумме входных напряжений.

4) Рассчитать предполагаемое выходное напряжение сумматора U_РАСЧ для своего варианта.

Таблица 4

Вариант	Реализуемое выражение	U1, В	U2, В	U3, В
1	5U1 + 2U2 + 4U3	–0,1	0,2	0,3
2	6U1 + 3U2 + 5U3	–0,2	0,3	0,4
3	7U1 + 4U2 + 6U3	–0,3	0,4	0,5
4	8U1 + 5U2 + 7U3	–0,4	0,5	0,6
5	9U1 + 6U2 + 8U3	–0,5	0,6	0,7
6	10U1 + 7U2 + 9U3	0,6	–0,7	0,8
7	6U1+7U2+6U3	0,7	–0,8	0,9
8	5U1 + 6U2 + 5U3	0,8	–0,9	10
9	7U1 + 4U2 + 5U3	0,9	–1,0	1,1
10	7U1 + 3U2 + 6U3	1,0	–1,1	1,2