5 Порядок выполнения работы

5.1 Проверка подготовки учащихся к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

5.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

5.3 Запустить программу Electronics Workbench 5.0.

5.4 Собрать схему проведения исследований (рисунок 4.1). Для соединения элементов необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить остальные элементы схемы.

5.4.1 Установить значение сопротивления резистора R1= 5000 Ом и R2 согласно п. 2.4 данной лабораторной работы. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щелкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне, нажать «OK», окно закроется, значение элемента изменится.

Рисунок 4.1 – Схема исследования операционного усилителя

В данной схеме используются:

G - генератор сигнала (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм);

Осц. – осциллограф – для наблюдения формы сигналов;

ОУ – операционный усилитель;

S1 – ключ, при замыкании которого ОУ работает в режиме с обратной связью «СОС» (на рисунке 4.1 положение 2). Состояние ключа S1 можно изменить нажатием клавиши клавиатуры Space – пробел.

5.4.2 Установить ключ S1 в положение 2: режим работы ОУ с обратной связью.

5.4.3 Линию соединения выхода генератора с осциллографом (на рисунке 4.1 – линия (1)) выделить другим цветом, для этого два раза щелкнуть левой клавишей манипулятора мышь на линию и в раскрывшемся окне выбрать другой цвет, нажать “OK”, окно закроется, цвет линии поменяется.

5.4.4 Щелкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

5.4.5 Установить частоту (frequency) равной 2 кГц, амплитуду (amplitude) 2 В, длительность импульса (duty cycle) 50 % от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю.

5.5 Измерить коэффициент передачи ОУ.

5.5.1 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

5.5.2 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение выключателя в правом верхнем углу окна.

5.5.3 Щелкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы входного и выходного сигналов на расширенном экране.

5.5.4 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «Время на деление» (Time base) время, соответствующее наблюдению двух или трех периодов колебания.

5.5.5 Установить переключателем «Вольт на деление» (V/div) масштаб по оси амплитуд в первом (Channel A) и втором (Channel В) каналах – 10 V/div.

5.5.6 Измерить размах входного (выделен другим цветом) и выходного сигналов. Размах считать в клетках. Занести полученные данные в таблицу 4.2.

5.5.7 Уменьшать значения сопротивления резистора R1 согласно таблице 4.2 и измерять размах входного и выходного сигналов. Занести в таблицу 4.2 полученные данные.

5.5.8 Зарисовать в отчет временные диаграммы входного и выходного сигналов для значения сопротивления резистора R1 = 5000 Ом.

5.5.9 Рассчитать коэффициент передачи ОУ

K = U_вых/U_вх

занести полученные данные в таблицу 4.2.

5.5.10 Определить минимальное значение сопротивления резистора R1, при котором форма выходного сигнала не искажается.

5.5.11 Проделать измерения, аналогичные п. 5.5.6–5.5.9 при входном напряжении U₁ = 1 В. Полученные данные занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Данные исследования коэффициента передачи операционного усилителя

При U1=2 В размах Uвх= в клетках При U1=1 В размах Uвх= в клетках
R1, Ом			5000	2500	1200	640	320	60	80	40
U1=2В	Uвых	клетки
		Форма сигнала
	К
U1=1В	Uвых	клетки
		Форма сигнала
	К

Примечание: в строке “Форма сигнала” отметить, когда сигнал на выходе ОУ станет искажаться.

5.5.12 Установить ключ S1 в положение, когда ОУ будет работать без обратной связи (ключ разомкнут). Убедиться, что в этом случае происходит большое ограничение при любом сопротивлении резистора R1. Зарисовать в отчет осциллограмму входного и выходного напряжения для значения резистора R1 = 5000 Ом.

5.6 Исследовать фазу выходного напряжения.

5.6.1 Установить входное напряжение U₁ = 2В. Сопротивление резистора R1 установить таким, при котором коэффициент передачи активной цепи близок к единице, т. е. значение напряжения на выходе близко к значению входного напряжения.

5.6.2 Установить режим генерации треугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора. Установить скважность сигнала (Duty cycle) 10 %.

5.6.3 Включить режим анализа схемы. Наблюдать полученные осциллограммы. Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов. В обоих каналах переключателем «Вольт на деление» (V/div) установить размах, при котором каждое изображение занимает одну клетку. Щелчками манипулятора мышь по кнопкам сдвига по оси Y (Y-position) на осциллографе передвинуть изображения так, чтобы они не накладывались друг на друга. Зарисовать осциллограммы при включенной и выключенной цепи обратной связи в отчет. Сделать выводы.

5.6.4 Установить режим генерации прямоугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора. Установить скважность сигнала (Duty cycle) 80 %. Повторить п. 5.6.3.

5.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

5.8 Выключить оборудование.

5.9 Составить отчет по работе.