Dopolnenia_k_uchebnomu_posobiyu_po_distsipline7

Дополнения к учебному пособию по дисциплине «Функциональные узлы и устройства микроэлектроники»

Дополнения отменяют действия соответствующих пунктов пособия, замещая их. Остальные разделы остаются без изменений.

Выполняются работы 1-4 и 6.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИРКУЛЯТОРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ

УСИЛИТЕЛЯХ

3.2. Описание измерительной установки

Для измерений в схему на рис.3.5 вносятся некоторые изменения. Для её создания используются операционные усилители, которые выбираются из выпадающего меню Devices>OpAmp (5 pin parameterized). Двойной щелчок по операционному усилителю открывает редактируемую модель, в которой следует изменить параметры f_pole1(частота первого полюса АЧХ) – на 1 Гц f_pole2 – на 411 кГц и f_pole3 – на 6 МГц.

Переключатель К1 и резисторы 100 Ом и 200 Ом исключаются из схемы. Вместо них между выводом 5 (выход) и выводом 9 DA3 (инвертирующий вход) включается резистор сопротивлением 1 кОм (на рис. 3.5 он был включён между выводом 5 DA3 и К1), варьируя сопротивление которого можно при необходимости имитировать работу исключённого из схемы переключателя К1.

Переключатель К2 также исключается из схемы, а вместо него и резисторов сопротивлениями 510 Ом, 1 кОм и 2 кОм между выводом 10 DA3 и общей точкой схемы включается резистор сопротивлением 1 кОм, которое при необходимости изменяется, имитируя работу К2.

Источники напряжения +E1 и −Е2 – источники постоянного напряжения 15В, включённые относительно общей точки схемы.

3.3. Программа работы и порядок её выполнения

…

5. Установить частоту звукового генератора, равной 1000 Гц. Снять амплитудные характеристики циркулятора в диапазоне входных напряжений U1 от 0 до 15 В. Изменяя выходное напряжение генератора U1, измерить переменные напряжения U2 и U3, занося их значения в таблицу. Временные параметры моделирования устанавливать так, чтобы на период моделирования приходилось не менее 10 периодов колебаний напряжения на моделируемой частоте. Повторить измерения на частотах 50 кГц и 300 кГц.

6. Снять три частотные характеристики циркулятора при разных уровнях входного сигнала, который подается на вход 1. Диапазон частот принять равным 10 Гц…0,5 МГц. Первое измерение производится для режима малого сигнала – AC frequency sweep. Далее входные напряжения выбирать примерно равными середине линейного участка амплитудной хар. для частоты 1 кГц и соответствующее переходу в нелинейный режим. На каждой частоте поочередно замерить напряжения U1,U2 и U3, занося их в таблицу как функции от установленных для каждого измерения частот.

7. На частоте 1000 Гц при уровне входного сигнала, соответствующем линейной части амплитудной характеристики, исследовать чувствительность параметров циркулятора к величине отклонения значений сопротивлений в его цепях. Для этого, устанавливая значение сопротивления в цепи обратной связи между выводом 5 и выводом 9 DA3 равным 800 Ом, 1 кОм и 1,2 кОм измерить напряжения U1,U2 и U3. Повторить их измерения, при изменении значений сопротивления, подключённого к выводу 10 во входной цепи DA3, от 510 Ом до 1 кОм и 2 кОм. Результаты заносятся в таблицы зависимостей U2 и U3 от U1 для данных значений сопротивлений соответствующих резисторов.

…

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ

УСИЛИТЕЛЯХ

4.2. Описание исследуемого гиратора

Для проведения моделирования электрическая схема исследуемого гиратора (рис. 4.7) модифицируется следующим образом. Вместо R1, R2, C1 и К3 между выходом генератора G и выводом 10 DA1 (вход гиратора) включается резистор сопротивление которое меняется в зависимости от вида исследования. При исследовании гиратора, как индуктивности (положение «Индуктивность» К3), сопротивление резистора равно 20 кОм. При исследовании гиратора, как элемента параллельного колебательного контура (положение «Контур» К3), сопротивление резистора равно 120 кОм, а между выводом 10 DA1 и общей точкой схемы включается конденсатор ёмкостью 0,025 мкФ.

Между выводом 5 DA1 и выводом 10 DA2 вместо К1 и трёх переключаемых конденсаторов включается конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ, которая может изменяться при необходимости имитировать в процессе работы переключение К1.

Между выводом 10 DA2 и общей точкой схемы вместо К2 и трёх переключаемых резисторов включается резистор сопротивлением 4,7 кОм, которое может изменяться при необходимости имитировать в процессе работы переключение К2.

В качестве Da1 и Da2 используются операционные усилители, которые выбираются из выпадающего меню Devices>OpAmp (5 pin parameterized).

4.4. Программа работы и указания по её выполнению

3. Используя данные исследуемого гиратора, по формулам, приведённым в описании, определить вносимую гиратором индуктивность L1 и резонансную частоту f0 для различных ёмкостей параллельного колебательного контура (значения R и C – на рис. 4.7). Привести формулы и примеры вычислений в отчёте. Результаты вычислений L и f0 представить в виде таблиц, как функции от соответствующих R и C.

4. «Установить» переключатели K1 и K2 в положение 1 (C= 0,1 мкФ, R=4,7 кОм), K3 – в положение «индуктивность» (R1=20 кОм). Установить входное напряжение равным 1,5 В. Изменяя частоту генератора в пределах 40…20 000 Гц, измерить зависимость выходного напряжения гиратора (на выводе 10 DA1) от входного. Занести амплитудно-частотную характеристику в таблицу.

5. На частоте 400 Гц снять амплитудные характеристики цепи, изменяя напряжение от 0 до 15 В. Занести в таблицу.

6. «Установить» переключатель K3 в положение «Контур» (R2=120 кОм). Снять резонансные кривые при различных уровнях входного сигнала (1; 5; 12 В) и R=4,7 кОм C=0,1 мкФ. Отдельно определить резонансную частоту и по мере удаления частоты генератора от резонансной можно постепенно увеличивать шаг по частоте. Не менее 15-20 точек на амплитудно-частотную характеристику. Указать значения R и C для каждой АЧХ.

7. Повторить измерения по п.6 при ёмкостях конденсаторов, «коммутируемых» К1, равных 0,2 мкФ и 0,47 мкФ.

8. Повторить измерения по п.6 при C=0,1 мкФ и сопротивлениях, «коммутируемых» К2, равных 10 кОм и 2 кОм.

…