6.2 Подготовка к работе

6.2.1 Изучить принцип работы, параметры, характеристики вычислительных схем на основе ОУ.

6.2.2 Изучить порядок расчета элементов схем и их качественных характеристик.

6.2.3 Нарисовать исследуемые вычислительные схемы.

6.2.4 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.

6.3 План работы

6.3.1 Собрать схемы двух источников питания согласно рисунку 6.3

Рисунок 6.3 - Источник регулируемого стабилизированного напряжения

6

Рисунок 11.3 – Суммирующий усилитель на ОУ

.3.2 Соберите схему суммирующего усилителя согласно рисунку 6.4.

Рисунок 6.4 – Суммирующий усилитель на ОУ

6.3.3 Задайте комбинацию входных сигналов в соответствии с таблицей 6.1 и рассчитайте выходное напряжение по формуле (6.9).

U^’_{вых = -} R_ос(U_вх1/ R₃₆ + U_вх2/ R₃₇) (6.9)

Проверьте расчеты, экспериментально измерив выходное напряжение цифровым вольтметром и оцените погрешности.

Результаты внесите в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Результаты вычислений и измерений для сумматора

Измерения			Вычисления
Uвх1	Uвх2	Uвых	U’вых
В	В	В	В
0,5	1

6.3.4 Соберите схему вычитающего усилителя согласно рисунку 6.5.

Рисунок 6.5 – Вычитающий усилитель на ОУ

6.3.5 Вычислите по формуле (6.10) напряжение на выходе U^’_вых

U^’_вых = U_вх1*(1+R_ос/R₃₆)-U_вх2*(R_ос/R₃₆) (6.10)

Проверьте расчеты, экспериментально измерив, выходное напряжение цифровым вольтметром и оцените погрешности.

Результаты внесите в таблицу 6.2.

Таблица 6.2- Результаты вычислений и измерений для вычитающего усилителя

Измерения			Вычисления
Uвх1	Uвх2	Uвых	U’вых
В	В	В	В
0,5	1

6.4. Контрольные вопросы

6.4.1 Изобразите схему неинвертирующего сумматора.

6.4.2 Предложите схему вычитающего устройства на основе сумматора и инвертирующего усилителя и оцените ее погрешность.

7 Лабораторная работа №12

Тема: Исследование аналогового компаратора

Цель работы:

Изучение схем, основных параметров и характеристик аналоговых компараторов на операционных усилителях.

7.1 Теоретические сведения

7.1.1 Аналоговые компараторы

Компаратор предназначен для сравнения аналоговых напряжений,

одно из которых является входным (измеряемым) U_вх, а второе -

опорным (задающим) U_оп. В момент равенства мгновенных значений

входных сигналов напряжение на выходе компаратора резко изменяется. Кроме функций сравнения, компаратор осуществляет формирование выходных сигналов в виде двух дискретных уровней, один из которых соответствует логической единице, а другой - логическому нулю.

Схема простейшего компаратора для сравнения однополярных сигналов приведена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Схема простейшего компаратора

В нее входит ОУ с цепями питания и коррекции. Схема не содержит обратных связей. Выходное напряжение компаратора U_вых определяется по формуле (7.1)

U_вых = К_uоу * (U_оп - U_вх) (7.1)

Так как К_uоу велик, а ООС отсутствует, то оно принимает одно

из двух дискретных значений (+U_нас) или (-U_нас). При U_оп > U_вх, а U_оп поступает на неинвертирующий вход ОУ, то достаточно даже незначительной разности входных сигналов (U_оп - U_вх), чтобы U_вых приняло значение (+U_нас). При U_оп < U_вх выходное напряжение принимает значение (-U_нас)

На рисунке 7.2. изображены характеристики U_вых = f(t) реального (сплошной линией) и идеального (пунктирной линией) компаратора. Из характеристики видно, что реальный компаратор переключается с некоторым запаздыванием и процесс переключения занимает некоторое конечное время.

Рисунок 7.2 - Характеристики реального и идеального компаратора

Рассмотренная схема обладает низкой помехоустойчивостью, так как компаратор может ложно переключиться под действием помехи с малым напряжением, наложенной на полезный сигнал. Это явление получило название "дребезга компаратора". Особенно это явление проявляется при малой скорости изменения входного сигнала. Для повышения помехоустойчивости работы в схему компаратора вводят положительную обратную связь.

Компараторы на ОУ позволяют сравнивать сигналы с порогом

чувствительности, равным десяткам микровольт, при времени переключения порядка единиц микросекунд. Специализированные интегральные компараторы имеют несколько худший порог чувствительности (порядка сотен микровольт) при меньшем времени переключения (порядка сотен наносекунд).