ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.01.2021
Просмотров: 648
Скачиваний: 4
- Кп U огр.-Т/2 +U огр (1- е -Т/2 ) = Кп Uогр.,
где = R1 C1. Отсюда получаем:
Т = 2 lg ( 1+ Кп) / (1- Kп) = 2 С1 R1 lg (1+ 2 R3 / R4) (34)
Временные диаграммы напряжений на инвертирующем (U-), неинвертирующем (U+) входах и выходе (Uвых) ОУ для данного мультивибратора показана на рис.25б. Для изменения скважности выходных импульсов можно зашунтировать резистор R1 цепью, состоящей из последовательно соединенных резистора R и диода D. (на рис.25а показана пунктиром).
Генератор импульсов треугольной формы. Генератор состоит из неинвертирующего триггера (ОУ1) и интегратора (ОУ2), который интегрирует постоянное напряжение триггера (рис.26).
Когда выходное напряжение инвертора достигает порога срабатывания триггера, то выходное напряжение последнего изменяет полярность и конденсатор начинает перезаряжаться, пока не достигнет другого порога срабатывания противоположного знака.
Амплитуда выходного напряжения схемы U вых зависит от порога срабатывания триггера:
U Твых = + ( R1 / R2) U+(-)огр.
Период колебаний равен удвоенному времени в течение которого выходное напряжение интегратора изменяется от - Uвых до + Uвых (рис.26б).
Период колебаний генератора
Т= 4R C R1 R2 (35)
Важным достоинством генератора является независимость периода колебаний от выходного напряжения ОУ U+(-) огр.
Если параллельно резистору R подключить цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора R и диода Д, то получим генератор пилообразного напряжения (рис.26а).
Преобразователь напряжение - частота. Преобразователь, схема которого приведена на рис.27, представляет собой мультивибратор управления частотой автоколебаний которого осуществляется входным напряжением Uвх.
Здесь заряд конденсатора С производится от входного сигнала Uвх: ОУ при этом находится в состоянии положительного ограничения, диод Д закрыт. Когда под действием сигнала Uвх напряжение на инвертирующем входе ОУ достигает уровня, задаваемого на неинвертирующем входе цепью положительной обратной связи (R3, R4), происходит лавинообразный переход ОУ в состояние отрицательного ограничения. Диод D открывается и происходит разряд конденсатора С через резистор R2. Затем устройство лавинообразно возвращается в исходное состояние и так далее. Таким образом, длительность разряда С определяется сигналом Uвх. Длительность разряда С может быть сделана достаточно малой, вследствие чего частота колебаний будет в основном определяться сигналом Uвх. Для этого требуется, чтобы было Uвх/R1 Uогр/ R2.
Автоколебания в рассматриваемом устройстве существуют при
Uвх Uогр R3 / (R3+ R4)
Uвх Uогр R1 / R2 (36)
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
В лабораторной установке для исследования параметров и схем на базе ОУ используются два операционных усилителя КР140УД7, имеющие следующие электрические параметры:
Uпит.ном, В 2 15
I ном, мА 3
К u 5 10 4
U см, мВ 5
I вх, нА 100
I вх, нА 30
Кос.сф., дБ 70
f1, Мгц 0,5
Vu, В/ мкс 0,3
Uвых.mах, В 11
Rвх, Мом 0,4
Uдиф.mах, В 10
Uсф.mах , В 12
R н.min, кОм 1
Iвых.mах,мА 9
На панели расположены клеммы для подключения и контроля:
- напряжения питания Uпит (+15, -15, общий);
- входного переменного напряжения от внешнего генератора ГИ ГЗ-112;
- входного регулируемого постоянного напряжения U1, U2, U3;
- пяти регулируемых сопротивлений R1…R5 ( диапазон регулировки 2 - 12 кОм);
- двух конденсаторов С;
- двух диодов D;
- выходного Uвых и входных U + и U- напряжений ОУ1 и ОУ2.
Кнопкой Кн устанавливаются нулевые начальные условия и сброс в схемах интегратора и пикового детектора.
Тумблером Т ( расположен на боковой панели) осуществляется включение и отключение питания схемы.
Коммутация между соответствующими клеммами напряжений и элементов осуществляется проводами со штеккерами.
В
се
общие выводы на панели обозначены знаком
,
а все клеммы на разъемах, соединенные
между собой, обозначены знаком
.
Контроль и установка значений входных напряжений U1, U2, U3, выходных напряжений, сопротивлений R1…R5 осуществляется подключением цифрового вольтметра В7- 27 (В7- 38), включенного в необходимом режиме измерения (= U или R), к соответствующим клеммам.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
ЗАДАНИЕ:
1. Собрать схему повторителя напряжения, снять характеристику
Uвых = f ( + U вх).
2. Собрать схему :
а) неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления К = 3;
б) инвертирующего усилителя с К =3. Снять характеристики Uвых= ( + Uвх).
3. Собрать схему дифференциального усилителя с коэффициентом усиления К= 20. Снять характеристику Uвых= f (U2- U1) при постоянном входном напряжении U1= 5 B и изменении U2 от 5В до 5,5 В.
4. Собрать схему суммирования. Выполнить операцию суммирования напряжений U1= - 5B, U2= 3 B, U3=2B с коэффициентами 2 ;1 и 1,5 соответственно.
5. Собрать схему инвертирующего интегратора R= 10 кОм, С=100 мкФ, Uвх= 0,1 В). Построить график изменения выходного сигнала (теоретический и экспериментальный).
6. Собрать схему диодного ограничителя. На вход подать от генератора синусоидальный сигнал частотой 100 Гц, амплитудой 6В и зарисовать форму сигнала на выходе схемы (U вых) с экрана осциллографа.
7. Собрать схему пикового детектора (С= 100 мкФ). Проверить работоспособность схемы, наблюдая на экране осциллографа Uвых и Uвх при скачкообразном изменении Uвх (рис.18б).
8. Собрать схему триггера Шмитта. Установить значения резисторов R1= 1кОм, R2= 9кОм. Снять передаточную характеристику триггера при изменении Uвх от - Uвх до + Uвх. Сравнить с теоретической при Uвых.mах= 11 В (паспортные данные).
Подать на вход синусоидальный сигнал частотой 100 Гц и амплитудой 10В. Зарисовать форму входного и выходного сигналов.
9. Собрать схему мультивибратора (С= 0,22 мкФ, R1= R3= R4= 10кОм). Зарисовать форму выходного напряжения. Определить период колебаний, сравнить с теоретическим. Изменить скважность импульсов дополнительной цепью из диода и резистора (R= 2 кОм).
10. Собрать схему генератора импульсов треугольной формы (С= 0,22 мкФ, R1= 5 кОм, R2= R= 10 кОм). Зарисовать форму Uвых ОУ1 и Uвых ОУ2. Определить период колебаний.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
1. Монтаж схемы выполняют в соответствии со схемой, приведенной для исследуемого устройства, при отключенном питании после установки соответствующих значений резисторов.
2. Для получения формы выходного сигнала интегратора (п.5) к выходу интегратора подключают осциллограф (длительность развертки- максимальная).
Кнопкой Кн установить начальные условия и зарисовать форму Uвых на экране.
Аналогично проверяется работоспособность пикового детектора.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Характеристики идеального операционного усилителя.
2. Укажите условмя, благодаря которым коэффициент усиления идеального усилителя с замкнутой обратной связью полностью определяется цепью обратной связи. Покажите это.
3. Начертите следующие схемы с операционным усилителем: повторитель напряжения, неинвертирующий усилитель, инвертирующий усилитель с внешней обратной связью.
4. Дайте определение напряжения сдвига.
5. Начертите следующие схемы с операционным усилителем: инвертирующего сумматора, схему сложения- вычитания. Объясните принцип действия схем.
6. Объясните принцип действия интегрирующей и дифференцирующей схем с операционным усилителем.
7. Начертите схемы логарифмического и антилогарифмического усилителей с операционной схемой. Объясните принцип действия.
8. Объясните принцип действия пикового детектора с операционным усилителем.
9. Начертите переходную характеристику идеального операционного усилителя с отрицательной обратной связью, имеющих Uсм 0, Uсм = 0. Объясните вид характеристик.
10. Объясните принцип работы компаратора.