Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника измерительных устройств. Учебно-методическое пособие к практическим занятиям для бакалавров
.pdf
1 1
ln ln .
γ γ
γ γ
− +
+ −
2 ln .
γ
γ
+
−
H
U
+
H
U
−
1 2
ВХ H
U U
R R
−
2
Н
U
R
+
П ВХ Н Н
U U U U
− −
П ВХ Н Н
U U U U
+ +
R
С
R
R1
1
ВЫХ
t
τ τ
= − =
1
(11.3)
1 1
Период колебаний определяется с учетом (11.1) выражением
1
T
=
τ
1
(11.4)
2. Генератор импульсов треугольной формы
Схема генератора импульсов треугольной формы состоит из интегратора на базе ОУ DA2 и компаратора на базе ОУ DA1 (рис. 11.4).
DA1
U
DA2
U
ВЫХ2
U
ВХ
Рис. 11.4. Схема генератора импульсов треугольной формы
Схема работает следующим образом. Поскольку в схеме компаратора имеется положительная обратная связь, то на его выходе
напряжение может принимать одно из двух значений напряжений
насыщения
или
Компаратор переключается при условии ра-
венства потенциалов входов DA1, что выполняется при
'
= −
;
U
''
ВХ
= −
;
Отсюда пороговые значения переключения компаратора равны
R
R
1
γ
;
2
' '
= = − = −
'' ''
= = − = −
R
R
91
1
γ
.
2
Таким образом, характеристика компаратора имеет вид, изобра-
t
τ
∆
1
ВЫХ
H
U
+
H
U
−
ВЫХ
H
U
+
H
U
−
П
U
+
П
U
−
женный на рис. 11.5.
Выходное напряжение компаратора интегрируется интегратором
на базе ОУ DA2, следовательно, напряжение на его выходе U
меняется по линейному закону. Как только напряжение U
вых2
из-
вых2
станет
равно пороговому напряжению срабатывания компаратора, он опрокинется, его выходное напряжение изменит полярность и соответственно изменится направление интегрирования интегратором DA2.
В связи с этим диаграммы напряжений на выходах усилителей имеют
вид, изображенный на рис. 11.6.
U
U
ВХ
Рис. 11.5. Характеристика компаратора
Длительность ∆t половины периода колебаний определяется из
выражения
U U
где ∆U
∆ = −
– разность пороговых напряжений переключения компа-
ВЫХ2
2ВЫХ ВХ
, (11.5)
ратора,
UВХ – входное напряжение интегратора, равное
бо
, либо
.
U
, то есть ли-
92
ВЫХ H H H
U U U U
γ γ γ
H H
U U
+ −
= −
2
γτ
∆ =
4
γτ
=
t
t
t
t
∆
t
U
U
ВЫХ
H
U
γ
+
H
U
γ
−
H
U
+
H
U
−
Рис. 11.6. Диаграммы напряжений в схеме генератора
напряжения треугольной формы
Очевидно, что разность пороговых напряжений переключения
компаратора равна
∆ = − =
2
+ −
2
.
Подставляя это значение разности в (11.5), с учетом выполнения
, получаем
t
. (11.6)
Таким образом, период Т колебаний в схеме с учетом (11.6) со-
ставляет величину
T
. (11.7)
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему в редакторе Multisim (рис. 11.1) генератора прямоугольных импульсов, выбрав значения R и С из табл. 11.1 в соответствии с вариантом, указанным преподавателем.
93
Варианты параметров схемы генератора импульсов
прямоугольной формы
Таблица 11.1
Варианты
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C, мкФ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
R0, кОм 10 51 6,8 6,8 2 10 6,8 51 6,8 2
R1, кОм 51 10 10 10 6,8 6,8 10 10 2 51
R2, кОм 10 10 10 51 51 2 51 10 51 6,8
Варианты 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
C, мкФ 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 1 1 1 1 1
R0, кОм 51 3,9 51 51 6,8 10 51 6,8 2 10
R1, кОм 6,8 51 6,8 6,8 51 51 10 10 51 6,8
R2, кОм 10 51 51 3,9 2 10 10 51 6,8 2
2. Подключить источники питания. Установить на них напряже-
ния питания UП = 10 В.
3. К выходу мультивибратора подключить осциллоскоп. Схема
мультивибратора в редакторе изображена на рис. 11.7.
4. Для заданных значений параметров схемы снять осциллограм-
мы напряжений на выходе мультивибратора.
Пример осциллограмм, изображенных на осциллоскопе XSC1,
приведен на рис. 11.8.
Рис. 11.7. Схема мультивибратора в редакторе Multisim
94
0
Рис. 11.8. Осциллограммы сигналов для схемы
мультивибратора (рис. 11.7)
5. Определить экспериментально длительность периода импуль-
сов напряжения. Сравнить ее значение с теоретическим, предварительно рассчитанным с помощью выражения (11.4).
6. Собрать в редакторе схему генератора треугольных импульсов
(рис. 11.3). Значения R и C выбирать из табл. 11.2 в соответствии с
вариантом, указанным преподавателем.
Таблица 11.2
Варианты параметров схемы генератора
импульсов треугольной формы
Варианты
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C [мкФ] 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
R
[кОм] 51 10 10 10 2 20 20 6,8 6,8 2
R1 [кОм] 2 10 5 10 10 10 2 10 2 6,8
R2 [кОм] 10 25 51 51 51 51 10 51 10 51
95
Схема генератора в редакторе Multisim изображена на рис. 11.9.
Рис. 11.9. Вариант схемы генератора в редакторе Multisim
7. Установить напряжение питания UП = 10 В.
8. К выходу мультивибратора подключить осциллоскоп.
9. Снять осциллограммы напряжений U
ВЫХ1
и U
, действую-
ВЫХ2
щих на выходах усилителей DA2, DA3.
Пример осциллограмм напряжений приведен на рис. 11.10.
10. Определить экспериментальным путем период генерируемых
импульсов. Сравнить его значение с теоретическим, определенным
выражением (11.7).
11. Изобразить характеристику компаратора.
Содержание отчета
1. Схема и описание генераторов импульсов прямоугольной и
треугольной форм.
2. Определение теоретического значения периода генерируемых
схемой импульсов для ее варианта, заданного преподавателем.
3. Диаграммы генерируемой схемой сигналов.
4. Характеристика используемого в схеме компаратора.
96
Рис. 11.10. Осциллограммы напряжений для схемы на рис. 11.9
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 12
ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 2
1. Определить характеристику схемы. Построить диаграмму
U
(t) при входном гармоническом сигнале амплитудой 2 В и ча-
вых
стотой 100 Гц.
вх
+10В
U
вых
-10В R1 10к
R2 1к
97
2. Изобразить схему интегратора с τ = 10 мс и диаграмму U
вых
при подаче на его вход напряжения U
10В
0 5 10 t, мс
-10В
вх
:
3. Изобразить схему дифференциатора с τ=10 мс при использова-
нии С = 1мк. Построить ЛАЧХ для этой схемы.
4. Изобразить схему однополупериодного измерительного выпря-
мителя, усиливающего сигнал в два раза. Нарисовать диаграммы сигналов Uвх(t), U
вых
(t) .
5. Изобразить схему дифференциатора и определить постоянную
времени, если при подаче его на вход сигнала, изменяющегося со
скоростью 10 В/мс, напряжение на выходе равно 5 В.
6. Изобразить схему однополупериодного измерительного выпрямителя с положительной полярностью U
в пять раз. Нарисовать диаграммы сигналов Uвх(t), U
, усиливающего сигнал
вых
(t) .
вых
7. Изобразить схему однополупериодного измерительного выпрямителя с отрицательной полярностью U
два раза. Нарисовать диаграммы сигналов Uвх, U
, усиливающего сигнал в
вых
.
вых
8. Изобразить схему дифференциатора и определить постоянную
времени τ, если при подаче на его вход сигнала, изменяющегося со
скоростью 5 В/мс, напряжение на выходе равно 10 В.
9. Изобразить схему однополупериодного измерительного выпрямителя с положительной полярностью выходного напряжения, усиливающего сигнал в четыре раза. Нарисовать диаграммы сигналов
Uвх(t), U
10. Нарисовать схему и определить диаграмму U
вых
(t).
дифференциа-
вых
тора с τ = 2 мс при входном сигнале
2В
0 0,5 1 t, мс
98
11. Определить диаграмму U
дифференциатора с τ = 10 мс при
вых
входном гармоническом сигнале амплитудой 3 В и частотой 50 Гц.
12. Изобразить схему двухполупериодного измерительного выпрямителя с незаземленной нагрузкой Rн=100 Ом, усиливающего
сигнал в два раза. Нарисовать диаграммы сигналов Uвх(t), U
вых
(t).
13. Изобразить схему двухполупериодного измерительного вы-
прямителя с незаземленной нагрузкой R=100 Ом, усиливающего сигнал в четыре раза. Нарисовать диаграммы сигналов Uвх(t), U
вых
(t).
14. Изобразить схему измерительного двухполупериодного выпрямителя с заземленной нагрузкой и положительной полярностью
U
. Нарисовать диаграммы сигналов Uвх(t), U
вых
15. Нарисовать диаграмму U
интегратора с τ = 5 мс при вход-
вых
вых
(t).
ном сигнале:
5В
0 1 t , мс
16. Определить диаграмму U
интегратора с τ = 10 мс при вход-
вых
ном гармоническом сигнале амплитудой 1 В и частотой 50 Гц.
17. Изобразить схему дифференциатора и определить τ, если при
входном гармоническом сигнале амплитудой 10 В и частотой 80 Гц
амплитуда выходного сигнала равна 5 В. Построить диаграммы
Uвх(t), U
18. Определить диаграмму напряжения U
вых
(t).
дифференцирующей
вых
схемы, имеющей постоянную времени τ = 0,01 с при подаче входного сигнала:
U вх 1В
0 1мс 2мс 3мс t
99
19. Разработать схему, генерирующую прямоугольные импульсы:
0
1с t
T=4 мС;
t и=1мС;
t
20. Разработать схему, генерирующую импульсы:
0 5 10 15 20 t, мс
Размах импульсов: +5 В; -5 В;
Напряжения питания схемы: +10 В; -10 В.
21. Определить диаграмму напряжения Uвых дифференцирую-
щей схемы, имеющей постоянную времени τ=0,01 с при входном
сигнале:
U=Kt2
UВХ
0
Определить диаграмму напряжения U
1мс t
1В
интегратора, имеющего
вых
постоянную времени τ=0,1 с при входном сигнале:
Uвх
1В
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]