1.2. Содержание и методика выполнения работы

1.2.1. Собрать схему исследований компаратора на ОУ установкой необходимых перемычек на испытательной панели лабораторного стенда и подключением измерительных приборов (рис. 1.6) и показать её преподавателю.

Указания

В качестве источников входного и опорного напряжений использовать регулируемые источники стабилизированного напряжения «0…30 В» входящие в состав лабораторного стенда и расположенные в узле питания стенда.

Для измерения входных напряжений компаратора следует использовать аналоговый вольтметр а выходного , цифровой вольтметр В7 – 22А так как, в процессе снятия передаточной характеристики компаратора выходное напряжение изменяет свою полярность скачком.

Рис. 1.6. Схема исследований компаратора.

1.2.2. Снять передаточную характеристику компаратора.

Указания

Ручкой регулировки напряжения источника «0…30 В», подключённого к неинвертирующему входу ОУ, установить величину опорного напряжения U_ОП = 5 В.

Плавно вращая ручку регулировки напряжения второго источника «0…30 В» зафиксировать величину входного напряжения u_вх при котором происходит смена полярности выходного напряжения компаратора.

Измерить выходные напряжения компаратора U⁺_{вых max}, U^-_{вых max} в установившемся режиме (до переключения и после переключения).

По результатам измерений построить на графике рис.1.7. передаточную характеристику компаратора.

uвых	(В)
12
10
8
6
4
2
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	uвх(В)
-2
-4
-6
-8
-10
-12

Рис. 1.7. Передаточная характеристика компаратора.

1.2.3. Собрать схему для исследований динамических характеристик компаратора (рис. 1.8) и показать её преподавателю.

1.2.4. Измерить время перехода выходного напряжения компаратора из состояния U⁺_{вых max} в состояние U^-_{вых max} и из состояния U^-_{вых max} в состояние U⁺_{вых max}.

Указания

Установить на выходе функционального генератора стенда частоту следования прямоугольных импульсов равную 1 кГц. Установку частоты следования импульсов произвести с помощью осциллографа установив период следования импульсов 1 мс.

Нажатием клавиширасположенной на передней панели осциллографа и подключением к гнезду внешней синхронизации выходного импульсного сигнала с функционального генератора стенда перевести осциллограф в режим внешней синхронизации.

Подключить вход осциллографа к выходу компаратора и произвести следующие настройки: нажатием клавиши перевести осциллограф в режим открытого входа; установить масштаб по оси У осциллографа - 5В/дел, а масштаб временной развертки (скорость перемещения луча в горизонтальной плоскости) 5 мкс/дел.

Измерение времени (переключения) нарастания и спада выходного напряжения компаратора производиться поочерёдно. Для наблюдения переднего и заднего фронтов выходных импульсов, при большой скорости развёртки осциллографа, необходимо воспользоваться клавишей, расположенной на его передней панели, позволяющей синхронизировать начало развёртки с положительным либо отрицательным фронтами синхронизирующего импульса, что позволяет наблюдать либо передний либо задний фронты.

1.2.5. Соблюдая временную синхронизацию зарисовать на графике рис. 1.9. осциллограммы входного и выходного напряжений компаратора для наглядности растянув масштаб развертки переднего и заднего фронтов импульсов.

Рис. 1.8. Схема исследований динамических характеристик компаратора.

Рис.1.9. Осциллограммы напряжений на входе и выходе компаратора.

1.2.6. Установкой необходимых перемычек на испытательной панели лабораторного стенда и подключением измерительных приборов собрать схему исследований регенеративного компаратора (триггера Шмита) на ОУ (рис. 1.10) и показать её преподавателю.

Указания

В качестве источников входного и опорного напряжений использовать регулируемые источники стабилизированного напряжения «0…30 В» входящие в состав лабораторного стенда и расположенные в узле питания стенда.

Для измерения входных напряжений компаратора следует использовать аналоговый вольтметр а выходного , цифровой вольтметр В7 – 22 так как, в процессе снятия передаточной характеристики компаратора выходное напряжение изменяет свою полярность скачком.

Рис. 1.10. Схема исследований триггера Шмита.

1.2.7. Снять передаточные характеристики триггера Шмита с различными цепями положительной обратной связи.

Указания

Установкой перемычки между гнёздами №№ 4 и 7 на панели стенда подключить в цепь положительной обратной связи резистор R_ОС1 (рис. 1.10).

Ручкой регулировки напряжения источника «0…30 В», подключённого к не инвертирующему входу ОУ, установить величину опорного напряжения U_ОП = 5 В.

Плавно вращая ручку регулировки напряжения второго источника «0…30 В» (увеличивая его напряжения) зафиксировать величину входного напряжения u_вх = U_СР при котором происходит прямое переключение (смена полярности выходного напряжения) компаратора.

Плавно вращая ручку регулировки напряжения источника входного сигнала «0…30 В» в сторону его уменьшения зафиксировать величину входного напряжения u_вх = U_ОТП при котором происходит обратное переключение компаратора в исходное состояние.

Измерить выходные напряжения компаратора U⁺_{вых max}, U^-_{вых max} в установившемся режиме (до переключения и после переключения).

По результатам измерений построить на графике рис.1.11. передаточную характеристику компаратора.

Отключить резисторR_ОС1 (убрав перемычку между гнёздами №№ 4 и 7 стенда) и подключить в цепь ПОС резистор R_ОС2 (установив перемычку между гнёздами №№ 5 и7). Снять передаточную характеристику триггера Шмита и построить её на графике рис. 1.11.

Отключить резисторR_ОС2 (убрав перемычку между гнёздами №№ 5 и 7 стенда) и подключить в цепь ПОС резистор R₃ (установив перемычку между гнёздами №№ 8 и7). Снять передаточную характеристику триггера Шмита и построить её на графике рис. 1.11.

1.2.8. Установкой необходимых перемычек на испытательной панели лабораторного стенда собрать схему исследований триггера Шмита с нулевым опорным напряжением (рис. 1.12) и показать её преподавателю.

uвх	(В)
12
10
8
6
4
2
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	uвых(В)
-2
-4
-6
-8
-10
-12

Рис. 1.11. Передаточная характеристика триггера Шмита с различными цепями ПОС при U_ОП = 5 В.

R_ОС1

Рис.1.12. Схема исследований триггера Шмита с нулевым опорным напряжением.

1.2.9. Снять передаточные характеристики триггера Шмита при U_ОП = 0 и различными цепями ПОС (см. пункт 1.2.7) и построить их на графике рис. 1.13.

Указания

Смену полярности входного напряжения производить переключением штекеров соединительных проводов, подключённых к клеммам источника питания, с плюса на минус и наоборот. При переключении нельзя забывать о смене полярности измеряемого вольтметром напряжения и перед замерами менять местами штекеры проводов подходящих к вольтметру.

				uвх	(В)
				12
				10
				8
				6
				4
				2					(В)
-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	uвых5
				-2
				-4
				-6
				-8
				-10
				-12

Рис. 1.13. Передаточная характеристика триггера Шмита с различными цепями ПОС при U_ОП = 0.

1.2.10. Результаты измерений, проведённых при выполнении пунктов 1.2.7 и 1.2.9 занести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

Напряжение	Компаратор UОП = 5 В	Триггер Шмита UОП = 5 В			Триггер Шмита UОП = 0
	Резистор в цепи ПОС	Резистор в цепи ПОС			Резистор в цепи ПОС
	отсутствует	RОС1	RОС2	R3	RОС1	RОС2	R3
UСР
UОТП
UГ
UСРР
UОТПР
UГР

1.2.11. Вычислить по формуле 1.3 значения коэффициента , полученные в результате эксперимента, для каждой величины резистора в цепи обратной связи триггера Шмита и занести их в таблицу 1.1.

1.2.12. Измерить с помощью омметра величины резисторов R₂, R_ОС1, R_ОС2 и R₃, установленных в стенде. Вычислить по формулам (1.1, 1.2 и 1.3) значения коэффициентов и напряженийU_СРР, U_ОТПР и U_ГР и занести в таблицу 1.1. Сравнить значения полученные расчетным путём с экспериментальными данными.

Указания

При расчетах необходимо помнить, что резисторам R₁ и R₂ в расчетных формулах соответствуют резисторы лабораторного стенда R₂ и резисторы, установленные в цепи ПОС, (R_ОС1, R_ОС2 и R₃) соответственно.

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.3.1. Схема исследований и передаточная характеристика компаратора с указанием измеренных значений U_СР, U⁺_вых.max, U^-_вых.max.

1.3.2. Осциллограммы входного и выходного напряжений компаратора с указанием измеренного значения .

1.3.3. Схема исследований и передаточные характеристики триггеров Шмита с нулевым и заданным опорным напряжением с указанием измеренных значений U_СР, U_ОТП, U_Г, U⁺_вых.max, U^-_вых.max для различных цепей ПОС.

1.3.4. Результаты измерений резисторов, установленных в цепи ПОС компаратора стенда и расчетов проведённых при выполнении п.п. 1.2.11 и 1.2.12 настоящей работы.

1.3.4. Таблица с результатами исследований (таблица 1.1).