3.3 Порядок виконання роботи

1. Дослідження суматора:

а) провести розрахунок вихідної напруги двовходового суматора на рис.6.2 при таких параметрах: LM108, Uж=±12В, R1=5 кОм, R2=R3=10 кОм, U1=var, U2=1B;

б) провести моделювання суматора. Підключити осцилограф до виходу суматора. За допомогою вікна надання параметрів імпульсної напруги прямокутної форми «Clock» установити параметри джерела, що підключається до входу U₁: f = 100 Гц, щілинність Q = 2 (коефіцієнт заповнення 50%). За допомогою вікна завдання параметрів змінної напруги синусоїдального сигналу «AC Voltage Source», установити параметри джерела, що підключається до входу U₂: f = 100 Гц, U=1 B.

в) зарисувати епюри вхідних напруг U₁ і U₂, осцилограму результату моделювання (тривалість розгортки 0.1 с/д, зміщення по горизонталі XPOS=0.00, чутливість 1B/д, зміщення по вертикалі YPOS=0.00, режим розгортки Y/T, режим відкритого входу DC);

г) порівняти дані п.1 із результатами моделювання.

2. Дослідження інтегратора:

а) розрахувати напругу на виході інтегратора за формулою

U_{вих і} (t) = Uвх₂ t / CR2 - Uвх₁R2/R1;

б) скласти схему інтегратора з імітацією режиму установки початкових умов, інтегрування і збереження (рис 6.4а): LM108, Еж =±12В, R1= R3 =1 MОм, R2 = 100 МОм, C = 2 нФ. Підключити осцилограф, джерела постійних напруг Uвх₁ = 2 В , Uвх₂ = 200 мВ, ключі-таймери S1 і S2. За допомогою вікон установки параметрів ключів S1 і S2 установити режим, при котрому після вмикання схеми через 1 с спрацьовує S1, він утримується в замкнутому стані 1 с (заряд конденсатора С). Через 2с після вмикання спрацьовує ключ S2 і починається процес інтегрування, що триває t = 3с, після чого інтегратор переходить в режим збереження;

в) зарисувати осцилограму вихідної напруги інтегратора (розгортка - 0.5 с/д, XPOS=0.00, чутливість 1 В/д, YPOS=0.00, DC);

г) порівняти результат моделювання інтегратора з результатом розрахунку.

3. Дослідження диференціатора:

а) скласти схему диференціатора (рис 6.4б): LM108, Еж=±12В, R3=0.1 MОм, R1 = 5 KOм, C = 1нФ. Підключити до входу джерело синусоїдальної напруги U=1 B, f = 6 КГц;

б) підключити вимірювач АЧХ (Bode Рlotter): режим АЧХ - magnitude, шкала логарифмічна - LOG. Лівий затискач входу IN підключити до входу Uвх, правий - на землю; лівий затискач виходу OUT - до виходу диференціатора, правий - на землю. Настроїти вимірювач АЧХ, що проводиться вибором меж виміру коефіцієнта передачі і варіацій частоти за допомогою кнопок у полі початкових умов F - максимальне та I - мінімальне значення. Орієнтовно: поле початкових умов: зліва F = 40 дБ, I = -20 дБ; праворуч - 10МГц, I = 1 кГц. У правому нижньому полі за допомогою вертикальної візирної лінії (переміщати мишкою або кнопками  , ) можна одержати значення коефіцієнта передачі і частоти в окремих точках. Зарисувати АЧХ диференціатора.

в) виключити із схеми резистор R1. Визначити коефіцієнт передачі і частоту, що відповідають резонансному піку. Оцінити зменшення посилення на цій частоті після вмикання R1.

г) досліджувати вплив на АЧХ диференціатора коефіцієнта підсилення ОП при розімкнутому колі НЗЗ та частоти одиничного посилення (параметри A і F_U у вікні установки ОП).

4. Дослідження масштабних перетворювачів:

а) скласти схему підсилювача, що інвертує (рис. 6.1а), на ОП типу MC1456 (K140УД6), R1 = R2 = R3 = 1 кOм;

б) підключити функціональний генератор (Function Generator): затискач «-» до Uвх, затискач СОМ - на землю. На лицевій панелі генератора встановити: синусоїдальну напругу, частоту, амплітуду (10 мВ);

в) підключити вимірювач АЧХ - ФЧХ (Bode Рlotter): режим АЧХ - magnitude, шкала LOG. Лівий затискач входу IN до Uвх, а лівий виходу OUT - до виходу схеми, праві - заземлити. Зробити настроювання вимірювача за допомогою вибору коефіцієнта передачі - у лівому полі запровадження: F = 0 дБ, I = -20 дБ; частоти - у правому вікні - 10 ГГц, I = 1 Гц;

г) у правом нижньому полі за допомогою вертикальної візирної лінії (переміщати мишкою або кнопками  , ) можна одержати значення коефіцієнта передачі і частоти в окремих точках. Включити процес моделювання;

д) оцінити робочий діапазон частот підсилювача за його АЧХ і визначити верхню граничну частоту за рівнем 0.707 (-3дБ);

е) провести порівняльний аналіз ОП таких типів: LF157 (К140УД23), LM108 (К140УД14), LM358 (К140УД5). Вибрати ОП з f max;

ж) провести моделювання впливу на вихідну напругу дестабілізуючих факторів: зміщення нуля і паразитних вхідних струмів. Встановити у вікні Opamp Model 741 такі значення параметрів: вхідної cnhev Ibs = 0, різниця вхідних струмів Ios = 0, а для напруги зміщення нуля Vos вибрати значення 1, 3, 5, 10 мВ і за допомогою мультиметра виміряти відповідні їм вихідні напруги Uвих. На особовій панелі цифрового мультиметра (Multimeter) установити: режим виміру напруги -V, режим постійного струму «-» , лівий затискач «-» заземлити, правий «+» підключити до виходу. Отримані дані порівняти з результатами розрахунків за формулою для вихідної напруги, яка викликається напругою зсуву нуля:

Uвих = Uos (1+R3 / R1);

• установити: Uos = 0, Ios = 0, а для Ibs вибрати 1e-10, 3e-10, 1e-9 A і для цих значень заміряти Uвих. Порівняти з даними розрахунків за формулою для вихідної напруги, викликаного вхідними струмами

Uвих = Ibs (R2 - R1||R3||Ri);

- установити Uos = 0, Ibs = 0, а для Ios вибрати 1e^-10, 3e^-10, 5e^-10 A і для цих значень заміряти Uвих. Порівняти з даними розрахунків за формулою для вихідної напруги, викликаного різницею вхідних струмів Uвих = IosR3.

5. Дослідження логарифмічних підсилювачів:

а) скласти схему логарифмічного підсилювача (рис. 6.4в) на ОП. До входу підключити інтегратор: R1 = 1Moм, С = 0.1 мкФ;

б) провести моделювання логарифмічного підсилювача:

- для діода вибрати зворотний струм Iо =10^-8 А при температурі ТNOM;

- включити осцилограф у режимі В/А: вихідний сигнал подати на вхід каналу В, вхідної сигнал Uвх підсилювача (вихід інтегратора) подати на вхід каналу А. Тепер вихідний сигнал розвертається по осі Х і утворюється амплітудна характеристика підсилювача Uвих = f (Uвх);

- до входу інтегратора підключити джерело 100 мВ;

- у режимі Z00М осцилографа виміряти вихідну напругу в десятьох точках АХ;

- порівняти отримані дані з результатами розрахунку за формулою Uвих = -ln (Uвх / IоR). Зверніть увагу на справедливість формули на початковій ділянці АХ з урахуванням умови Uвх >>26 мВ.

6.4 Зміст звіту

У звіті варто відобразити мету експерименту, засоби його проведення, принципові схеми досліджуваних устроїв, розрахунки параметрів, типи використовуваних активних елементів, результати моделювання, епюри напруг, порівняльний аналіз даних розрахунку і моделювання, висновки, приклад практичного використання схем.