Порядок выполнения работы
Для дифференцирующей цепи:
а). Построить АЧХ и ФЧХ:
Загрузить программу Multisim;
Вычислить значение fн для дифференцирующей цепи;
В окне программы составить схему, изображенную на рисунке 2.1
Подключить к схеме импульсный генератор и выставить соответствующие параметры.
Включить режим моделирования для АЧХ и ФЧХ: Моделирование / Вид анализа / Режим АС.
На вкладке Переменные для анализа выберем напряжение на сопротивлении R:
Значения параметров на вкладке Установки моделирования оставить по умолчанию.
Во вкладке Итоги сведены все установки моделирования.
Запустить процесс моделирования и получить графические зависимости АЧХ и ФЧХ.
б). Исследовать реакцию дифференцирующей цепи на воздействие импульсного сигнала:
Подключить источник импульсных колебаний Функциональный генератор.
Задав значения параметров элементов: R и C рассчитать постоянную времени дифференцирующей цепи (RC), а так же вычислить и установить необходимую частоту генератора: Fг = 1/RC
Установить частоту генератора Fг, значения потенциала для модели входного импульсного генератора Up = 10 В и длительности его импульса вх = 50 % согласно рисунку 2.5
Рис. 2.5 Форма входного сигнала от генератора (вх).
Подать сигнал от импульсного генератора на вход схемы.
При помощи графического анализатора произвести наблюдение выходного сигнала.
Не меняя параметров импульсного генератора, а изменяя только RC, произвести исследование сигнала на выходе дифференциальной цепи для следующих соотношений:
RC /вх = 1; RC /вх = 0,1; RC /вх = 0,01; RC /вх = 0,001.
Результаты наблюдения занести в отчет.
Предложить варианты применения данной схемы в различных системах управления.
в). Построить АЧХ и ФЧХ интегрирующей цепи (аналогично п. а)
г). Исследовать реакцию интегрирующей цепи на воздействие импульсного сигнала (аналогично п. б).
Варианты задания:
Таблица 1а
|
|
Вариант | ||||||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
R, кОм |
1;3;0,5 |
5;2;7 |
1;0,6;5 |
6;3;0,4 |
4,7;8;3 |
0,6;2;7 |
8;0,5;7 |
7,5;9;2 |
1;0,6;5 |
|
С, мкф |
0,08 |
0,04 |
0,03 |
0,05 |
0,015 |
0,48 |
0,08 |
0,003 |
0,018 |
Таблица 1б
|
|
Вариант | ||||||||
|
|
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
R1, кОм |
8;0,5;7 |
5;2;7 |
4,7;8;3 |
8;0,5;7 |
1;7,3;8 |
2;0,7;3 |
6;3;9,1 |
9;4;2 |
1;7,3;8 |
|
С, мкф |
0,04 |
0,001 |
0,003 |
0,02 |
0,01 |
0,005 |
0,002 |
0,001 |
0,003 |
Таблица 1в
|
|
Вариант | ||||||||
|
|
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
|
R1, кОм |
4,7;8;3 |
1;0,6;5 |
9;4;2 |
0,6;2;7 |
2;0,7;3 |
1;7,3;8 |
7,5;9;2 |
2,2;5;3 |
4,7;8;3 |
|
С, мкф |
0,005 |
0,04 |
0,004 |
0,002 |
0,008 |
0,003 |
0,002 |
0,005 |
0,5 |
Содержание отчета
Отчет должен содержать результаты исследования (графики) с необходимой оценкой полученных результатов. При оценке следует пользоваться зависимостями, приведенными в задании.
Работа завершается выводом.
Лабораторная работа 3
Исследование устройств на базе
операционных усилителей (оу)
3.1. Цель работы
Изучение характеристик и параметров интегральных операционных усилителей и исследование цепей, выполненных на их основе.
3.2. Задание на работу
Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхем – операционных усилителях (ОУ). ОУ являются наиболее универсальными и многофункциональными аналоговыми микросхемами, которые широко используются в различных электронных устройствах, служащих для преобразования, генерации и обработки сигналов. В лабораторной работе исследуются различные усилители, выполненные на основе микросхем ОУ.
Все усилители, выполненные на основе микросхем ОУ, охватываются отрицательной обратной связью, что обеспечивает работу ОУ в линейном режиме. Для идеального ОУ полагаем следующее: Ку = , Rвх = , Rвых = 0.
Инвертирующий усилитель. Подключив звено отрицательной обратной связи (ООС), состоящее из двух резисторов (делителя) R1 и Roc между выходом и инвертирующим входом, и соединив неинвертирующий вход ОУ с общей точкой, получим инвертирующий усилитель (рис. 3.1).
Рис. 3.1 Схема инвертирующего усилителя на ОУ
Зависимость выходного напряжения от входного сигнала (статическая амплитудная характеристика) такого усилителя рассчитывается по формуле:
, (3.1)
где: R1 и Rос – сопротивления, определяющие коэффициент усиления инвертирующего усилителя.
Из формулы следует, что при значении Rос = R1, амплитудная характеристика инвертирующего усилителя принимает следующий вид:
. (3.2)
Неинвертирующий усилитель. Схема неинвертирующего усилителя представлена на рисунке 3.2.
Рис. 3.2. Схема неинвертирующего усилителя на ОУ.
Амплитудная характеристика неинвертирующего усилителя на ОУ рассчитывается по следующей зависимости:
, (3.3)
где: R1 и Rос – сопротивления, определяющие коэффициент усиления неинвертирующего усилителя.
Из формулы следует, что при значении Rос = 0, амплитудная характеристика принимает следующий вид:
. (3.4)
Суммирующий усилитель. Суммирует сигналы, поступающие на его входы Uвх1 и Uвх2.
Рис. 3.3 Схема суммирующего усилителя на ОУ.
Амплитудная характеристика суммирующего усилителя на ОУ рассчитывается по следующей зависимости:
, (3.5)
где: R1 и R2 – входные сопротивления, Rос – сопротивление обратной связи.
Дифференциальный усилитель. Усиливает разность двух входных напряжений на соответствующих входах Uвх1 и Uвх2 и подавляет на них синфазный (одинаковый) сигнал помехи.
Рис. 3.4 Схема дифференциального усилителя на ОУ.
Амплитудная характеристика дифференциального усилителя на ОУ рассчитывается по следующей зависимости:
, (3.6)
где: R1 и Rос – сопротивления, определяющие коэффициент усиления дифференциального усилителя.
При этом должно соблюдаться условие:
(3.7)