Опыт 2 – Компаратор

Задание:

1. Соберите схему компаратора, приведенную на Рисунок 10.5, с реальными ОУ (например, LM 741).

2. Испытайте ее, подавая на неинвертирующий вход ОУ синусоидальный и пилообразный сигналы со следующими параметрами:

U_вх = Ni (B),

где Ni – порядковый номер студента в журнале группы,

f_вх = 1 кГц,

а на инвертирующий вход – постоянное опорное напряжение (Uоп).

Понаблюдайте с помощью осциллографа за входным и выходным сигналами (U_вх и U_вых), изменяя амплитуду и полярность напряжения Uоп.

Проанализируйте результаты эксперимента и сделайте соответствующие выводы!

Рисунок 12.2.

Опыт 3 – Триггер Шмидта

Задание:

1. Соберите схему триггера Шмидта на основе компаратора, приведенную на Рисунок 10.6 с реальными ОУ (например, LM 741).

2. Испытайте ее, подавая на неинвертирующий вход ОУ синусоидальный сигнал со следующими параметрами:

U_вх = Ni (B),

где Ni – порядковый номер студента в журнале группы,

f_вх = 1 кГц,

и используя в схеме следующие величины резисторов:

R1 = 100 кОм,

R2 = 10 кОм.

3. Понаблюдайте с помощью осциллографа за входным и выходным сигналами (U_вх и U_вых), изменяя величину резистора R1 и R2 (то есть, коэффициент ослабления сигнала отрицательной обратной связи (Кос) делителем напряжения, состоящим из резисторов R1 и R2.

Проанализируйте результаты эксперимента и сделайте соответствующие выводы.

4. Снимите амплитудно-передаточную характеристику (АПХ) такого компаратора U_вых = f(U_вх).

5. Изменяя величину резистора R2 посмотрите еще раз изменится ли при этом U_вых и если да, то как это отразится на АПХ?

Рисунок 12.3.

Опыт 4 – Генераторы сигналов

Задание 1:

1.1. Соберите схему генератора сигналов прямоугольной формы на основе триггера Шмидта, приведенную на Рисунок 12.4, с реальными ОУ (например, LM 741).

Рисунок 12.4.

1.2. Задайте частоту генератора равную Ni кГц (где Ni – порядковый номер студента в журнале группы), воспользовавшись следующими расчетными соотношениями:

Кос = R2 / (R1 + R2), где Кос = 0,473, (10.5)

F = 1 / 2Roc * C, (10.6)

при следующих значениях параметров элементов схемы:

R3 = 100 кОм,

R4 = 100 кОм.

1.3. Наблюдайте с помощью осциллографа выходной сигнал (U_вых) и сравните действительную частоту генератора с расчетным значением.

Задание 2:

2.1. Подсоедините к выходу полученного в задании 1 генератора прямоугольных импульсов интегратор, который был исследовался в опыте 1.

2.2. Рассчитайте значения R и C в схеме интегратора так, чтобы получаемый на выходе сигнал треугольной формы имел пиковое значение 5 В (от пика до пика 10 В).

Содержание отчета:

Отчет должен содержать результаты моделирования по всем шести опытам. Причем, каждая группа экспериментов имеет отдельный файл (файлов столько же, сколько схем). Результаты распечатать.

Контрольные вопросы:

1. Каким образом можно изменять передаточные характеристики ограничителя уровня при входных напряжениях, близких к нулю.

2. Разработайте схему неинвертирующего ограничителя уровня и поясните, чем его свойства отличаются от свойств инвертирующего ограничителя.

3.Чем схема сравнения отличается от схемы усиления?

4. Какие выходные напряжения могут формироваться на выходе схемы сравнения?

5. Что такое компараторный режим работы ОУ?

6. Чем объясняется ошибка определения уровня входного напряжения?

7. Докажите, что при включении полупроводниковых диодов в цепь ООС инвертирующего усилителя его выходное напряжение пропорционально логарифму от входного напряжения.

8. Каковы особенности применения ОУ в схемах компараторов?

9. Перечислите способы построения схем детекторов положительного уровня входного напряжения.

10. Чем определяется точность задания порогов входного напряжения в схемах детекторов уровня на основе ОУ?

11. На чем основана работа компаратора с фиксированной зоной входного напряжения?

12. Можно ли в компараторе на основе триггера Шмидта сделать уровни порогов входного напряжения разными? Если да, то, каким образом?

Приложение А