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
6.2. Собрать схему (рис. 7.12) дифференцирующе-сглаживаю-
щего усилителя с источником помехи. Такая схема изображена на
рис. 7.19. Настройки XFG1 соответствуют настройкам в п.6.1.
Рис. 7.19. Схема дифференцирующе-сглаживающего
усилителя с источником помехи
Диаграммы сигналов в этой схеме представлены на рис. 7.20.
Рис. 7.20. Диаграммы сигналов в схеме (рис. 7.19) при наличии помехи
61
Сравнив диаграммы (рис. 7.18 и рис. 7.20), можно убедиться, что
помеха на выходе схемы (рис. 7.19) снизилась по сравнению со схемой (рис. 7.17) примерно в 20 раз. Определить коэффициент снижения помехи на частотах 1кГц, 2 кГц, 5кГц помехи, формируемой генератором V1.
Содержание отчета
1. Исследуемые схемы.
2. Диаграммы сигналов в исследуемых схемах.
3. Теоретические значения параметров, определенных с помо-
щью (15)…(18). Экспериментально определенные значения
этих же параметров.
4. Объяснение вида диаграммы выходных сигналов.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 8
ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 1
1. Изобразить схему, имеющую ЛАЧХ:
20 дб/дек
1 f, Гц
2. Изобразить схему, имеющую ЛАЧХ:
-20 дб/дек
103 f, Гц
3. Изобразить схему, имеющую ЛАЧХ
20 дб/дек
-20 дб/дек
1 10 100 f, Гц
62
4. Изобразить инвертирующую схему усилителя с однополярным
12B
12B
питанием
U+=
П
. Подобрать параметры схемы для коэффициента
усиления К = 2.
5. Изобразить схему инвертирующей схемы усилителя с однополярным питанием. Подобрать параметры схемы для коэффициента
усиления К = 10.
6. Изобразить неинвертирующую схему усилителя с однополярным питанием
U+=
П
. Подобрать параметры схемы для коэффици-
ента усиления К = 2.
7. Определить диаграмму U
интегратора с τ = 10мс при вход-
вых
ном гармоническом сигнале амплитудой 1В и частотой 50 Гц.
8. Определить погрешность, приведенную к выходу усилителя,
при его параметрах: R
=2,0МОм; R
вхдиф
вхсинф
=20,0МОм; К
=103 ;
диф
Напряжение смещения нуля U0=10мВ; Iвх =500нА. Сопротивление
цепи, по которой протекает ток Iвх, равно 20кОм. Коэффициент усиления всей схемы К=100. Определить входное сопротивление всей
схемы.
9. Разработать схему компаратора на основе операционного усилителя с характеристикой:
U
вых
,В
10
-0,1 0,1 Uвх, В
-10
63
10. Определить вид обратной связи и параметры Rвх, R
схемы на основе усилителя с параметрами:
R1
9к
R2
Uвх U
вых
R
К
=1 МОм; r
вхдиф
=103; R
диф
вхсинф
вых
=10 Мом; R2= 1 к
, Ку для
вых
= 0,1 кОм;
11. Определить зависимость U
вых
= f (U
вх1
, U
) для схемы:
вх2
U
U
вх1
вх2
R U
С
вых
12. Разработать схему потенцирующего усилителя, реализующе-
го функцию:
U
= U0 exp(- U вх /
вых
ϕ
); U 0 =5 В.
т
В распоряжении имеется транзистор с обратным током
Iэо=100 нА; Построить характеристику схемы U
ние U
откладывать в логарифмическом масштабе). Напряжения
вых
=f(Uвх), (напряже-
вых
питания схемы +10 В; -10 В.
13. Определить погрешность, приведенную к выходу неинверти-
рующего усилителя, при параметрах операционного усилителя:
R
вхдиф
= 1,0 МОм; R
вхсинф
= 10,0 МОм; К
=103;
диф
U0=10 мВ (напряжение смещения нуля); I вх=1 мкА;
Сопротивление цепи, по которой протекает ток Iвх, равно 10 кОм;
Коэффициент усиления всей схемы К=10.
Определить входное сопротивление усилительной схемы.
64
14. Определить напряжения U
R1
R2
R3
вх
вых
U
U
С
вых
, U
в схеме:
2
U
U
2
15. Рассчитать схему логарифмирующего усилителя, реализую-
щего функцию:
U
= -ϕт ln (Uвх/U0 ); U0=1В.
вых
В распоряжении имеется диод с обратным током I0=100 нА;
Напряжения питания схемы: +10 В; -10 В. Построить характеристику
схемы U
=f(Uвх). Напряжение U
вых
откладывать по оси х в лога-
вх
рифмическом масштабе.
16. Трехкаскадный усилитель охвачен отрицательной обратной
связью с коэффициентом γ< 1. Определить диапазон значений γ , при
которых схема усилителя устойчива.
Передаточная функция каждого каскада имеет вид:
( )
pK
17. Построить характеристику, то есть зависимость U
K
; К0=10 ;
τ
10+=p
τ
=1 мс.
вых
схемы на основе усилителя с параметрами:
R
=1 МОм; r
вхдиф
= 1 кОм; К
вых
=104; R
диф
вхсинф
=10 МОм; Iвх= 1 мкА;
U0 = 50 мВ (напряжение смещения нуля); диапазон изменения
U
вх равен
(-2В ... +2В).
18. Построить логарифмическую амплитудно-частотную характе-
ристику усилителя, имеющего передаточную функцию
K
; К0=104;
τ
10+=p
65
τ
=16 мкс,
pK
( )
=f(Uвх)
и включенного в схему:
напряжением смещения нуля
см0
U
U
R1 99к
R2 1к
вх
вых
19. Имеется ОУ с параметрами: Кд = 104; К=10; r
r
вхдиф
U
R1
R
=100 кОм; r
U
вх
вхсинф
=10 МОм; U
вых
2
=1 мВ; I
см0
Определить R
брать R1 , R2 таким образом,
чтобы погрешность, вызванная
входным током I
шала погрешности, вызванной
=10 нА.
вх
= 100 Ом;
вых
, R
вх
вых
, не превы-
вх
. Подо-
U
20. Построить ЛАЧХ, ФЧХ для схемы.
R2 10к
R1 1к
Uвх U
C 0,1мк
.
вых
66
21. Определить характеристику схемы. Построить диаграмму
U
(t) при входном гармоническом сигнале амплитудой 2 В и ча-
вых
стотой 100 Гц.
вх
U
+10В
вых
-10В R1 10к
R2 1к
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 9
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ НА БАЗЕ
ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНО-
И ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Цель работы: исследование характеристик измерительных вы-
прямителей.
Общие сведения
Во многих устройствах обработки аналоговых сигналов, например, в измерительных схемах, необходимо выделение либо составляющих только одной полярности (однополупериодное выпрямление),
либо определение абсолютного значения сигнала (двухполупериодное выпрямление). Эти операции могут быть реализованы на пассивных диодно-резистивных цепях, но значительное прямое падение
напряжения на диодах (0,5…1 В) и нелинейность его вольт-амперной
характеристики вносят в этом случае значительные погрешности,
особенно при обработке слабых сигналов. Применение ОУ позволяет
в значительной степени ослабить влияние реальных характеристик
диодов.
67
1. Однополупериодные выпрямители
Схемы однополупериодных выпрямителей отличаются друг от
друга передаваемой волной входного сигнала (положительной или
отрицательной) и знаком коэффициента передачи (инвертирующие и
неинвертирующие).
1.1. Неинвертирующие однополупериодные выпрямители
Неинвертирующие однополупериодные выпрямители имеют более высокое входное сопротивление, чем инвертирующие. В инвертирующем выпрямителе (рис. 9.1) диод VD2 открывается на соответствующей полуволне сигнала, обеспечивая его передачу на выход с
коэффициентом, определяемым отношением резисторов R3 и R2. Диод VD1 смещен при этом в обратном направлении.
Диаграммы сигналов в этой схеме изображены на рис. 9.2, ее характеристика – на рис. 9.3.
На вход схемы подается сигнал 1 В 100 Гц, формируемый генератором XFG1. При представлении характеристики схемы следует
осциллоскоп XSC1 включить в режим А/В.
Рис. 9.1. Схема неинвертирующего однополупериодного выпрямителя
68
Рис. 9.2. Диаграммы сигналов в схеме неинвертирующего
однополупериодного выпрямителя
Рис. 9.3. Характеристика неинвертирующего
однополупериодного выпрямителя
69
При изменении полярности диодов D1, D2 (рис. 9.1) схема принимает вид, изображенный на рис. 9.4, на ее выходе выделяются полуволны отрицательной полярности
.
Рис. 9.4. Схема неинвертирующего однополупериодного выпрямителя
с отрицательным выходным напряжением
Неинвертирующий выпрямитель при передаче пропускаемой полуволны работает примерно также, однако их функционирование в
режиме отсечки существенно различается.
1.2. Инвертирующие однополупериодные выпрямители
Схема инвертирующего однополупериодного выпрямителя с выходным отрицательным напряжением приведена на рис. 9.5.
Рис. 9.5. Схема инвертирующего однополупериодного выпрямителя
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]