Лабы / Лб №2 электроника
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Школа: ИШЭ
Направление: 13.03.02. Электроэнергетика и электротехника
«ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПАРАТОРОВ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Вариант 4
по дисциплине:
ЭЛЕКТРОНИКА 2.1
Исполнитель: |
|
|
студент группы |
5А06 |
Арефьев А.В. |
|
|
Сергеев А.С. |
Руководитель: |
|
|
К. т. н. |
|
Боловин Е.В. |
Томск - 2023
Цель работы: изучить принцип действия и провести экспериментальное исследование работы аналоговых компараторов, выполненных на операционных усилителях.
Собираем схему тестирования триггера Шмитта в соответствии с рисунком 3, подключив к его входу регулируемое постоянное напряжение.
Рис. 1 Схема триггера Шмитта
Устанавливаем сопротивление резисторов R1 и R2 в соответствии с указанным вариантом (Вариант 4)
1 = 4.7 кОм
2 = 10 кОм
Включаем блок генераторов напряжений и, изменяя входное напряжение, убедились с помощью осциллографа, что триггер переключается.
На постоянном напряжении медленно увеличивая и уменьшая входное напряжение снимаем данные.
|
|
|
|
Таблица 1. Постоянное напряжение |
|
|
|
|
|
|
|
ср, В |
, В |
|
, В |
|
Вид работы |
|
отп |
|
г |
|
|
4.73 |
-4.41 |
|
9.14 |
|
Эксперимент |
|
|
|
|
|
|
4.16 |
-4.16 |
|
8.32 |
|
Расчёт |
|
|
|
|
|
|
|
г = ср |
− отп = 4.73 − (−4.41) = 9.14 В |
|||
Рис. 2 Диаграмма при срабатывании триггера
Рис. 3 Диаграмма при отпускании триггера
Рассчитываем аналитически пороговые напряжения срабатывания и
отпускания, и ширину петли гистерезиса и сравним их с напряжениями,
полученными экспериментально.
|
|
= + |
∙ |
|
1 |
= 13 ∙ |
4.7 |
|
= 4.16 В |
|||||||||
|
|
+ |
14.7 |
|||||||||||||||
|
|
ср |
|
вых. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= − − |
∙ |
|
1 |
= −13 ∙ |
4.7 |
|
= −4.16 В |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
+ |
14.7 |
|||||||||||||||
отп |
|
|
вых. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2 ∙ |
1 |
∙ + |
|
= 2 ∙ |
4.7 |
|
∙ 13 = 8.32 В |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
г |
|
|
|
1 + 2 |
|
вых. |
|
14.7 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Переключаем вход триггера на переменное напряжение частотой ном = 20 Гц.
Определяем ширину петли гистерезиса и убедимся, что она такая же, как на постоянном токе.
Изменяя частоту входного сигнала, исследуем изменение ширины петли гистерезиса. Результаты вносим в таблицу 2.
Рис. 4 Осциллограмма при f=20 Гц
Рис. 5 Переменное напряжение, f=20 Гц, минимальная амплитуда, X(Y)
Рис. 6 Переменное напряжение, 20 Гц, максимальная амплитуда, Y(T)
Рис. 7 Переменное напряжение, 20 Гц, максимальная амплитуда, X(Y)
Рис. 8 Переменное напряжение, 200 Гц, максимальная амплитуда, X(Y)
Рис. 9 Переменное напряжение, 200 Гц, максимальная амплитуда, X(Y)
Рис. 10 Переменное напряжение,2000 Гц, максимальная амплитуда,
Y(T)
Рис. 11 Переменное напряжение, 2000 Гц, максимальная амплитуда,
X(Y)
Выполнение в Multisim
Рис. 12 Схемы компаратора и триггера Шмитта
Рис. 13 Осциллограммы входного и выходного напряжений компаратора
Рис. 14 Лицевая панель осциллографа в режиме измерения В/А
Рис. 15 Осциллограммы входного и выходного напряжений триггера Шмитта
Рис. 16 Лицевая панель осциллографа в режиме измерения В/А
Вывод: в ходе лабораторной работы изучили принципы действия и экспериментально исследовали работу аналоговых компараторов, выполненных на операционных усилителях, а также сняли осциллограммы на постоянном и переменном напряжениях, определили ширину петли гистерезиса. В таблице №1 сведены данные по постоянному напряжению, и видно, что расчет и эксперимент примерно равны, значит задание выполнено верно. Экспериментально доказали, что ширина петли гистерезиса была одинакова на постоянном напряжении и на переменном, даже при изменении частоты в 10 и 100 раз. Так как по формуле петли гистерезиса ее ширина напрямую зависит от напряжений срабатывания и отпускания, точнее их разности. Данные, полученные в симуляции, практически совпали с экспериментом.