Лабы Славик / Лаба №4

Министерство образования Российской Федерации

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Лабораторная работа № 4

Тема: «Исследование компаратора и мультивибратора на базе операционного усилителя»

Выполнил:

студент гр. ТМК-10

Радостев В.П.

Проверил:

Иваницкий В.А.

Пермь 2012 г.

Цель работы: изучение принципов построения схем сравнения напряжений (компараторов) и импульсных генераторов.

Экспериментальная часть

1. Собираем схему компаратора (нуль органа) согласно схеме (рис.1). Регулирование входного напряжения U_вх осуществляется регулятором на переменном резисторе 1кОм. Измерение входного и выходного напряжений осуществляется мультиметрами в пределах 20 В.

Рис. 1.

• Снимаем зависимость U_вых=f(U_вх) изменяя входное напряжение от минимального до максимального значения. Полученные результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Uвх , В	-15	-10	-5	-1	-0.02	0	1	5	10	15
Uвых , В	13.55	13.55	13.55	13.55	0	-13.55	-13.52	-13.51	-13.51	-13.51

2. Вводим положительную обратную связь как показано на рис.2.

• Снимаем зависимость U_вых=f(U_вх), изменяя входное напряжение сначала в прямом направлении (от –U_max до +U_max), а потом в обратном направлении (от +U_max до -U_max). Результаты заносим в таблицы 2 и 3.

Таблица 2 (в прямом направлении)

Uвх , В	-15	-10	-5	0	5	6	6.4	7	10
Uвых , В	13.39	13.40	13.41	13.42	13.44	13.44	0	-13.31	-13.31

Таблица 3 (в обратном направлении)

Uвх , В	15	10	5	0	-5	-6.35	-6.5	-7	-10
Uвых , В	-13.30	-13.31	-13.31	-13.31	-13.31	0	13.41	13.41	13.40

Рис. 2.

3. Собираем схему мультивибратора. Для чего добавляем R-C цепь как показано на рис.3 сплошной линией.

• С помощью осциллографа зарисовываем временные диаграммы выходного напряжения и напряжения на конденсаторе.

• Определяем период и частоту выходного напряжения.

Рис. 3.

Вывод:

1. В качестве компаратора использован операционный усилитель (ОУ). Функция компаратора заключается в сравнении сигналов U_вх и U_оп. При этом, если U_вх < U_оп , то U_вых = +U_max ; если U_вх > U_оп , то U_вых = -U_max , если U_вх = U_оп , то происходит переброс с +U_max на -U_max.

U_оп = 0 В;

+U_max = 13.55 В;

-U_max = 13.52 В;

Переброс происходит при U_вх = 0,02 В ≈ 0 В, значит компаратор называется «нуль-органом».

2. Если в ОУ ввести положительную обратную связь, то получается компаратор, обладающий свойством гистерезиса (релейная передаточная характеристика).

Изменяя входное напряжение от –U_вх до + U_вх , переброс происходит при U_вх = 6.4 В.

Изменяя входное напряжение от +U_вх до –U_вх , переброс происходит при U_вх = - 6.35 В.

3. Для получения мультивибратора к схеме компаратора на ОУ с положительной обратной связью добавляется еще одна обратная связь, реализующая перезаряд конденсатора от выходного знакопеременного напряжения. К инверсному входу ОУ подключена ёмкость, напряжение на которой сравнивается с опорным напряжением компаратора. При равенстве напряжений компаратор перебрасывается в противоположное состояние и вновь происходит перезаряд ёмкости.

С помощью осциллографа определили период и частоту изменения выходного напряжения:

Т = 7.4 мс;

ν = 135.1 Гц.