Работа № 3 Исследование генераторов импульсов на оу

Цель работы – исследование принципа работы генераторов импульсов на ОУ, изучение влияния элементов схем на длительность выходных импульсов, получение навыков сборки электронных схем на макетных платах.

1. Введение

Для сборки схем на основе компонентов со штыревыми выводами и их исследования используются контактные макетные платы. В ходе работы выполняется сборка и исследование нескольких схем генераторов импульсов на ОУ. Питание ОУ двуполярное, симметричное (+15 В). Подключение источников питания к плате показано на рис. 1. Длинные ряды контактов в верхней и нижней частях платы используются как шины питания +15В, -15В и общий провод.

Сборку каждой схемы следует начинать с установки на плату ОУ и блокировочных конденсаторов емкостью 0,1 мкФ. Один из выводов блокировочного конденсатора следует подключать непосредственно к выводу питания ИМС ОУ, другой – к общему проводу (рис.1). Особое внимание следует обращать на правильное подсоединение к выводам ОУ остальных элементов схемы с учетом нумерации выводов ОУ.

Рис.1. Подсоединение к макетной плате источников питания; установка на плату ОУ с блокировочными конденсаторами

2. Исследование мультивибратора на оу

2.1. Собрать на макетной плате схему мультивибратора на ОУ (рис.2, а). Питание схемы осуществляется от двух источников питания «Марс» (ИПС-1). Канал А осциллографа подключается к инвертирующему входу ОУ, канал В – к выходу схемы или к неинвертирующему входу ОУ; синхронизация – внутренняя, по каналу B.

Рис. 2. Схема исследования мультивибратора на ОУ (а), временные диаграммы его работы (б), определение длительности фронта выходного импульса (в)

2.2. После проверки схемы включить питание. Установить напряжение обоих источников равным 15 В. Убедиться в правильной работе схемы: просмотреть и зарисовать осциллограммы напряжения на выходе мультивибратора и на обоих входах ОУ. Измерить длительность выходного импульса t_и1 и длительность паузы t_и2, обратить внимание на их соотношение. Также измерить длительность фронта t_ф и спада t_с выходного импульса, размах выходного напряжения U_mвых и напряжений на входах ОУ U⁺_m = U^-_m. Результаты занести в таблицу 1 и сравнить с расчетными значениями.

Примечания.

1. В исследуемых схемах используется симметричное двуполярное питание ОУ, и их выходное напряжение изменяется между уровнями + U_m . Поэтому длительность выходных импульсов измеряется по уровню «нуля» выходного напряжения.

2. Измерение длительности фронта t_ф и спада t_с выходного импульса наиболее трудоемко и требует дополнительной растяжки развертки осциллографа (выдвинутая ручка <POZITION>, при этом цена деления по времени уменьшается в 10 раз), а также использования вспомогательной разметки на экране осциллографа 0-10%-90%-100%, как при выполнении работы № 2. Кроме того, следует правильно выбирать режим синхронизации: в штатном режиме внутренней синхронизации по каналу B (см. п. 2.1) осциллограф запускает развертку при положительном перепаде напряжения на входе B. В этом случае часть фронта выходного импульса мультивибратора не отображается на экране, однако можно наблюдать целиком спад выходного импульса (и измерить его с помощью дополнительной растяжки развертки). Для того, чтобы наблюдать фронт выходного импульса и измерить его длительность, требуется запускать развертку осциллографа по отрицательному перепаду напряжения на входе B; для этого нужно выдвинуть на себя ручку «TRIG. LEVEL» (уровень синхронизации).

2.3. Заменить R2: вместо 3 кОм установить 10 кОм. Повторить измерения п.2.2, результаты занести в таблицу 1 и сравнить с расчетными значениями.

Здесь и далее: все изменения в схеме производить при отключенном питании!

Таблица 1. Результаты исследования мультивибратора (рис.2, 3)

№

С1

R1

R2

R3

tИ1, мкс

tИ2, мкс

tФ/ tс,мкс

Umвых, В

Um+, В

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Исходная схема мультивибратора (рис. 2)

1

0,033мкФ

30кОм

3 кОм

30 кОм

2

0,033мкФ

30кОм

10 кОм

30 кОм

3

0,1мкФ

30кОм

10 кОм

30 кОм

Схема с диодами в цепи ООС (рис. 3)

С1

R1.1

R1.2

R2

R3

tИ1, мкс

tИ2, мкс

Umвых, В

Um+, В

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

Эксп.

Расч.

4

0,033мкФ

10кОм

30 кОм

10 кОм

30 кОм

2.4. Заменить C1: вместо 0,033 мкФ установить 0,1 мкФ. Повторить измерения п.2.2, результаты занести в таблицу 1 и сравнить с расчетными значениями.

2.5. Внести изменения в цепь ООС (рис.3, а).

Убедиться в том, что длительность выходного импульса t_и1 и длительность паузы t_и2 стали неравными. Повторить измерения п.2.2 (кроме измерения t_ф и t_с), результаты занести в таблицу 1 и сравнить с расчетными значениями. Зарисовать осциллограммы напряжения на выходе мультивибратора и на обоих входах ОУ.

Рис. 3. Схема исследования мультивибратора на ОУ с различной длительностью импульсов положительной и отрицательной полярности (а), временные диаграммы его работы (б)