Лабораторные работы / Первое полугодие / Лабораторная работа №6
.docЛабораторная работа №5
Исследование мультивибратора и сумматора на базе операционного
усилителя
Цель работы: Имитационное моделирование схем мультивибраторов в автоколебательном режиме и сумматоров на ОУ, получение осциллограмм напряжений на конденсаторе Uc и Uвых, определение параметров сигналов, сравнение с расчётными значениями.
Задание 1. Исследование мультивибратора. Собрать схему мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме, приведенного на рисунке 1, при скважности импульсного процесса .
Рис. 1. – Схема для моделирования мультивибратора
1) При R1=20 кОм и R2=50 кОм произвести исследование длительности выходных импульсов tИ+,- , периода их повторения ТПОВТ. и амплитуды UM.ВЫХ. от величины емкости конденсатора С. Для чего снять зависимости tИ+,- , ТПОВТ., UM.ВЫХ. = f(C) для двух значений сопротивления цепи обратной связи ROC = 10 кОм и 100 кОм.
Таблица 1 – Влияние емкости конденсатора на значения tИ+,- , ТПОВТ., UM.ВЫХ. = f(C)
Roc, кОм |
С, мкФ |
0,01 |
0,05 |
0,06 |
0,1 |
0,11 |
0,15 |
10 |
tИ, с |
|
|
|
|
|
|
ТПОВТ, с |
|
|
|
|
|
|
|
UМ.ВЫХ.,В |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
tИ, с |
|
|
|
|
|
|
ТПОВТ, с |
|
|
|
|
|
|
|
UМ.ВЫХ.,В |
|
|
|
|
|
|
Построить графики снятых зависимостей. Зарисовать согласованные временные зависимости выходного напряжения Uвых и напряжения на времязадающем конденсаторе С(инвертирующем входе ОУ) Uвх.и для одного сопротивления цепи обратной связи Rос и двух (крайних) значений величины емкости С.
Для всех случаев с помощью осциллографа измерить и указать на рисунках временные параметры: длительность выходного импульса tИ , период повторения ТПОВТ. , а также амплитуду импульсов и величины нижнего и верхнего пороговых напряжений UП.ВЕРХ. и UП.НИЖН..
Рассчитать пороговое напряжение входов ОУ и сопоставить с соответствующими величинами, измеренными с помощью осциллографа.
2) Исследовать влияние коэффициента положительной обратной связи КОС мультивибратора на амплитуду и период повторения выходных импульсов.
Снять зависимость UM.ВЫХ., ТПОВТ = f(КОС) при RОС=100 кОм и С=0.05 мкФ.
Коэффициент положительной обратной связи КОС= R1/( R1 + R2) задавать величинами резисторов цепи ПОС R1 и R2, указанными в таблице 2.
Таблица 2
-
R1, R2 (кОм)
КОС
UМ.ВЫХ. (В)
ТПОВТ
50, 40
40, 40
20, 40
10, 40
Построить зависимости UM.ВЫХ., ТПОВТ = f(КОС)
Задание 2. Исследование несимметричного мультивибратора.
1) Собрать схему мультивибратора, работающего в режиме автоколебаний, приведенного на рисунке 1, при скважности импульсного процесса .
Рис. 2 – Схема для моделирования несимметричного мультивибратора
2) Исследовать влияние емкости конденсатора С на длительность выходных импульсов положительной полярности , период их повторения ТПОВТ. и амплитуду выходных импульсов UM.ВЫХ. при: R=50 кОм, R1=20 кОм, R2=50 кОм и двух значениях RОС=10 кОм и 100 кОм. Результаты измерений занести в таблицу 3.
Таблица 3 – Влияние емкости конденсатора на значения tИ+,- , ТПОВТ., UM.ВЫХ. = f(C)
Roc, кОм |
С, мкФ |
0,01 |
0,05 |
0,06 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
10 |
, с |
|
|
|
|
|
|
ТПОВТ, с |
|
|
|
|
|
|
|
UМ.ВЫХ.,В |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
, с |
|
|
|
|
|
|
ТПОВТ, с |
|
|
|
|
|
|
|
UМ.ВЫХ.,В |
|
|
|
|
|
|
Для одного из заданных значений емкости С рассчитать: длительность выходного импульса , период повторения ТПОВТ., их амплитуду UM.ВЫХ. и пороговые напряжения схемы.
Задание 3. Исследование трехвходового инвертирующего сумматора
1) Собрать схему, показанную на рис. 3. Вольтметр настроить на измерение постоянного напряжения.
Рис. 3 Функциональная схема трехвходового инвертирующего сумматора
2) Установить напряжение питания операционного усилителя для всех вариантов ЕП = 15 В, сопротивление цепи обратной связи RОС = = 100 кОм, RКОР = 1 кОм.
3) Рассчитать и установить значения сопротивлений входных цепей схемы (R1, R2, R3) такие, чтобы выполнялось реализуемое выражение варианта, заданное в табл. 4. Если напряжение дано со знаком минус, то оно должно быть включено своим минусом к входу, а плюсом к общей точке
Выходное напряжение инвертирующего сумматора рассчитывается по формуле
Полученное выражение показывает, что напряжение на выходе сумматора равно инвертированной сумме входных напряжений, взятых с весовыми коэффициентами, определяемыми отношениями сопротивления ROC к сопротивлениям соответствующих входных резисторов.
При выборе R1=R2=R3=R
.
Если выбрать ROC=R, то выходное напряжение будет равно инверсной сумме входных напряжений.
4) Рассчитать предполагаемое выходное напряжение сумматора UРАСЧ для своего варианта.
Таблица 4
-
Вариант
Реализуемое выражение
U1, В
U2, В
U3, В
1
5U1 + 2U2 + 4U3
–0,1
0,2
0,3
2
6U1 + 3U2 + 5U3
–0,2
0,3
0,4
3
7U1 + 4U2 + 6U3
–0,3
0,4
0,5
4
8U1 + 5U2 + 7U3
–0,4
0,5
0,6
5
9U1 + 6U2 + 8U3
–0,5
0,6
0,7
6
10U1 + 7U2 + 9U3
0,6
–0,7
0,8
7
6U1+7U2+6U3
0,7
–0,8
0,9
8
5U1 + 6U2 + 5U3
0,8
–0,9
10
9
7U1 + 4U2 + 5U3
0,9
–1,0
1,1
10
7U1 + 3U2 + 6U3
1,0
–1,1
1,2