IX. Лабораторная работа №7 исследование некоторых функциональных устройств аналоговой обработки сигналов на операционных усилителях
9.1. Цель работы
Изучить возможность использования операционных усилителей в устройствах усиления, дифференцирования и интегрирования.
9.2. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка предназначена для исследования некоторых применений операционных усилителей при линейной обработке сигналов. Схема установки изображена на рис.9.1. в качестве ОУ используется микросхема К140УД1А. Многоламельный переключатель на II положений осуществляется в схеме коммутацию навесных резисторов и конденсаторов, с помощью которых ОУ охватывает внешней обратной связью нужного вида. В нижней части рисунка для каждого положения переключателя показана схема соединения этих внешних элементов и способ их подсоединения к ОУ.
Установка питается от стабилизированного источника с двумя регулируемыми напряжениями: +6.3В и -6.3В.
Измерение уровней сигнала на входе и выходе установки производится одним осциллографом С1-137, где с помощью переключателя П2 можно выбирать источник сигнала. При отсчете уровня входного сигнала показания вольтметра следует уменьшить в 10 раз, т.к. напряжение, поступающее на схему, дополнительно ослабляется делением на 1:10. Для отсчета больших выходных напряжений переключателем П3 вольтметр В7-53 подсоединяется к выходу через делитель 1:10.
Источниками испытательных сигналов является звуковой генератор Г3-102 и внутренний генератор меандровых схем импульсов длительностью 80мкс, подсоединенные к лабораторной установке переключателем П1.
9.3. Порядок выполнения работы
а) Исследование амплитудной характеристики проводят на частоте f=1кГц. При этом переключатель П2 устанавливают в положение 1. Uвх изменяем от нуля до величины, при которой наступает ограничение синусоидального сигнала. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.1.
б) Нормированная частотная характеристика К(f) масштабных усилителей снимается в положениях 2 и 3 переключателя схемы П4. При этом на выходе необходимо установить максимальный неискаженный сигнал.
|
f, Гц |
20 |
50 |
100 |
200 |
500 |
1к |
2к |
5к |
10к |
20к |
50к |
100к |
200к |
|
Uвых 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f)1 дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f)2 дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты заносятся в таблицу, и по ним строится графики амплитудно-частотных характеристик (раздел 2.2).
в) Исследование АЧХ интегратора проводят, поддерживая на входе максимально возможный сигнал в положении и переключателя П2. Величина Uвх.max устанавливается на частоте f=20Гц и контролируется по неискаженной форме сигнала на выходе. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики аналогично пункту «б».
г) На вход интегратора подают прямоугольные импульсы или с генератора Г5-54 или с внутреннего генератора меандровых импульсов длительностью 80мкс, подключаемого к лабораторной установке переключателем П1. В результате интегрирования прямоугольных импульсов получаем на выходе интегратора треугольные импульсы.
д) При исследовании АЧХ дифференцирующего устройства переключатель П2 устанавливается в положении 5. При этом также на входе поддерживается максимально допустимый уровень сигнала (1.3…1.4В), который контролируется по неискаженной форме сигнала на выходе. Частоту входного сигнала выбирают равной fc=104Гц. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики аналогично пункту «б».
9.4. Контрольные вопросы
Седьмой коллоквиум
1. Неинвертирующий усилитель
2. Суммирующее устройство
3. Повторитель напряжения
4. Инвертирующий усилитель
5. Вычитывающее устройство
6. Интегрирующее устройство
7. Дифференцирующее устройство
8. Логарифмирующее устройство
9. Пассивные RС – фильтры
10. Реализация активных фильтров
11. Активные фильтры высокого порядка
12. Полосовые и заграждающие АФ
13. Общие сведения о регулировках тембра
14. Принцип регулировки тембра на основе АФ
15. Регулятор тембра на основе АФ
16. Общие сведения о регулировках усиления
17. Регулировка усиления изменения входного сигнала
18. Тонкомпенсирующие регуляторы усиления
19. Регулировка усиления изминением режима работы усилительного элемента
20. Регулировка изменением глубины обратной связи.