Лабораторная работа N° 3

ИССЛЕДОВАНИЕ СУММАТОРА НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ

1. Цель работы

Целью работы является исследование сумматора на операционном усилителе (ОУ).

2. Задание для самостоятельной подготовки

2.1. По конспекту лекций или одному из учебников [1] следует ознакомиться с операционным усилителем и сумматором на ОУ.

2.2. Рассчитайте весовые коэффициенты суммирования h₁ и h₂ в следующем выражении выходного напряжения двухвходового сумматора на ОУ (рис. 3.1) в линейном режиме:

U_вых(t) = h₁v₁(t)+h₂v₂(t), (3.1)

где v₁ и v₂ – потенциалы на входах 1 и 2 сумматора, если R₁ = 10 кОм, R₂ = 40 кОм, R₀ = 20 кОм.

рис. 3.1

2.3. Перечертите в тетрадь измерительную схему (рис. 3.2).

Схема позволяет наблюдать на экране осциллографа напряжение на выходе ОУ.

Это напряжение получается в результате суммирования двух напряжений: напряжения меандра, формируемого на соответствующем выводе генераторного блока ГА, и периодической последовательности прямоугольных импульсов заданной скважности, образуемых на выходе генераторного блока ГЗ.

Период последних двух колебаний прямоугольной формы одинаков.

В процессе измерений скважность второго колебания выбирается отличной от двух, и поэтому форма этих колебаний значительно различается.

Это позволяет отчетливо различать на экране осциллографа слагаемые, образуемого на выходе сумматора результирующего колебания.

рис. 3.2

3. Методические указания по проведению работы

3.1. Получите у преподавателя допуск к проведению данной работы .

3.2. Соберите измерительную цепь согласно вычерченной в тетради схеме (рис. 3.2).

Сопротивление R₁ реализуется сопротивлением резистора стенда R_F = 3 кОм.

Сопротивление R₂ реализуется переключаемым резистором R_M лабораторного стенда, который в начале измерений следует установить на наибольшее значение R_M = 5120 Ом.

Сопротивление R₀ отрицательной обратной связи ОУ реализуется резистором R_Д = 1 кОм лабораторного стенда.

Внимание! Смонтированную внутри стенда обратную связь операционного усилителя отключите, переведя его переключатель в положение "БОС" ("без обратной связи").

Перед выключением стенда необходимо восстановить эту смонтированную внутри стенда обратную связь, переведя переключатель ОУ в положение "'СОС" ("с обратной связью").

Во время следующих измерений поддерживайте уровень напряжения генератора, соответствующий показанию вольтметра v₁ = 0,8 В.

3.3. Переключите и подстройте генератор для получения на выходе блока Г3 последовательности прямоугольных импульсов U₁(t) со скважностью 4. При этом длительность прямоугольных импульсов меандра U₂(t) блока Г1 будет в 2 раза больше, чем у импульсов U₁.

3.4. Так как магазин сопротивлений R_М переключен в положение наибольшего значения его сопротивления, напряжение меандра складывается в сумматоре с наименьшим весовым коэффициентом h₂. Зарисуйте по осциллографу и сумейте объяснить форму напряжения на выходе ОУ.

3.5. Переключите магазин резисторов R_М на меньшее сопротивление 2550 Ом. Зарисуйте и сумейте объяснить, как изменилась форма суммарного сигнала.

4. Контрольные вопросы

1. Что такое операционный усилитель (ОУ)? Что такое идеальный ОУ?

2. Нарисуйте схему замещения ОУ с зависимым источником напряжения, управляемым напряжением (ИНУН).

3. Начертите идеализированную с тремя линейными участками характеристику ИНУН схемы замещения ОУ. Какой из линейных участков нарисованной характеристики определяет линейный режим ОУ? Объясните по этой характеристике, почему при расчете схем с ОУ в линейном режиме обычно можно принимать за ноль разность потенциалов между неинвертирующим и инвертирующим входами ОУ.

4. Составьте методом узловых потенциалов уравнения сумматора рис. 3.1 на идеальном ОУ и выведите с их помощью уравнение (3.1).

Список литературы

1. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. - М.:Радио и связь, 2000., или

Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1986., или

Бакалов В.П., Воробиенко П.П., Крук Б.И. Теория электри­ческих цепей. - М.:Радио и связь, 1998., или

Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей. - М.: Выс­шая школа, 1987., или

Попов А.К. Основы теории цепей. - М.: Высшая школа, 1985.

2. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. - М.:Радио и связь, 2000., или

Андреев B.C. Теория нелинейных электрических цепей. -М.: Радио и связь, 1982., или

Бакалов В.П., Воробиенко П.П., Крук Б.И. Теория электри­ческих цепей. - М.:Радио и связь, 1998., или

Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. -Л.:Энергия, 1972., или

Попов А.К. Основы теории цепей. -М.: Высшая школа, 1985.

3. Гоноровский И. С, Дёмин М. П. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1994., или

Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Выс­шая школа, 1988. - 448 с.

4. Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. Лабо­раторный практикум. - М.: Радио и связь, 1990.