Файл: ТАУ 1-6(2010).doc

Перед началом работы необходимо с помощью потенциометров П1 – П6 установить нули выходных напряжений всех шести ОУ при . Установка нулей производится следующим образом:

1. вход ОУ через сопротивление кОм соединить с общим проводом («Земля»);

2. выход ОУ через сопротивление кОм соединить со входом (отрицательная обратная связь);

3. выход ОУ соединить со входом вольтметра через гнездо «I» – «II» (режим ручной коммутации);

4. подать питание на стенд (включить тумблер «Питание 27 В»);

5. вращением соответствующего потенциометра установки нуля необходимо добиться равенства нулю напряжения на выходе усилителя с точностью ± 5 mV;

6. операцию повторить пять раз с другими усилителями стенда.

Примечание. Операция установки нулей производится перед началом всех последующих работ и всякий раз при изменении коэффициента усиления усилителя.

2. Снятие статических характеристик операционного усилителя.

   1. Статические характеристики снимаются при помощи вольтметра путем поочередного измерения напряжения на входе и выходе ОУ (режим ручной коммутации).

Исследование статических характеристик производится для одного усилителя при двух значениях коэффициента передачи «k» (значения «k» задаются преподавателем).

Для снятия статических зависимостей необходимо:

1. подать постоянное напряжение от источника питания (гнездо «–») на вход ОУ с заданным коэффициентом усиления «k» и одновременно на гнездо «I» (режим ручной коммутации);

2. соединить выход усилителя с гнездом «II», при этом, при переключении тумблера ручной коммутации слева направо на вход вольтметра, подключенного к клемме "ИП", будет подаваться то входное напряжение усилителя, то выходное;

3. снять зависимость при двух значениях «k». Уровень входного напряжения менять потенциометром «–». Измерения производить для положительных и отрицательных ветвей характеристики изменяя входное напряжение через один вольт до полного поворота ручки потенциометра «–».

1. Снятие частотных характеристик операционного усилителя.

Для снятия частотных характеристик необходимо:

1. подключить внешний генератор к стенду через клемму «ГС»;

2. подать синусоидальное напряжение на ОУ, соединив его вход с гнездом «sin»;

3. снять зависимость амплитуды и фазы выходного сигнала от частоты. Диапазон изменения частот 1 – 200 кГц.

АЧХ и ФЧХ снимаются с помощью двухлучевого осциллографа, при этом на первый канал (первый луч) подается сигнал со входа ОУ, а на второй канал с выхода ОУ.

Уровень входного сигнала устанавливается потенциометром «sin» так, чтобы картина на экране осциллографа была устойчива, наглядна и не имела искажений. Для каждого значения частоты устанавливается соответствующий диапазон развертки осциллографа так, чтобы на экране умещалось примерно 1,5 периода.

Измерения параметров производятся при одновременном наблюдении на экране осциллографа двух синусоидальных сигналов, как это показано на рис.4.

Рис. 4

Перед проведением измерений необходимо расположить оба сигнала симметрично относительно средней горизонтальной линии экрана осциллографа. При проведении измерений необходимо учитывать, что ОУ инвертирует входной сигнал. Поэтому при отсутствии сдвига по фазе () входной и выходной сигнал находятся в противофазе.

Амплитуда входного и выходного сигналов ии значения Т и (рис.4) измеряются в экранных делениях соответствующих осей. Модуль частотной характеристики вычисляется по формуле: ,

фаз – по формуле: .

Точное измерение амплитуды входного и выходного сигнала ОУ может производиться с помощью вольтметра.

Результаты измерений заносятся в таблицу вида:

При снятии характеристик необходимо зафиксировать момент наступления частотных искажений.

Содержание отчета

В отчете должны быть приведены:

• цель и краткое описание работы, рис.3 и 4 описания;

• таблицы данных по пп. 2 и 3;

• графики статических характеристик для двух значений коэффициента усиления «k» (на одном листе);

• рассчитанные по полученным данным график логарифмической амплитудной-частотной характеристики и логарифмической фазовой частотной характеристикина одном листе (график ЛФЧХ строится под графиком ЛАЧХ);

• выводы по работе, которые должны содержать сведения о частотных и амплитудных границах работы ОУ в качестве линейного безинерционного звена.

Контрольные вопросы

1. Что такое операционный усилитель?

2. Каким требованиям должен удовлетворять усилитель постоянного тока, входящий в состав ОУ?

3. Какие САУ называют статическими?

4. Какие характеристики называют частотными?

Лабораторная работа №2 Частотные характеристики динамических звеньев сау

Цель работы: экспериментальное исследование частотных характеристик типовых динамических звеньев и определение параметров звеньев по этим характеристикам.

Программа работы

1. При подготовке к работе вывести передаточные функции и построить амплитудно-фазовые (АФЧХ) и логарифмические (ЛЧХ) частотные характеристики заданных звеньев. Определить значения контрольных частот на которых необходимо провести измерения.

2. Снять экспериментальные частотные характеристики звеньев и нанести их на те же графики, что и расчетные характеристики.

3. По экспериментальным частотным характеристикам определить параметры звеньев (коэффициенты передачи и постоянные времени)

4. Сравнить экспериментальные и расчетные данные.

5. Составить отчет.

Порядок выполнения работы

В работе исследуются частотные характеристики шести различных RC и RLC звеньев, схемы которых приведены на рис. 5. Параметры R, L и С выбираются из таблицы 1, согласно заданным вариантам.

Рис. 5

При выполнении работы звенья включаются между развязывающими усилителями (коэффициент передачи ), как это показано на рис. 6. Амплитуда входного гармонического сигнала должна быть выбрана такой, чтобы усилители не попадали в насыщение.

Рис. 6

Методика снятия частотных характеристик на лабораторной установке описана в работе №1.

При подготовке к работе, а также при оформлении отчета следует помнить, что частотные характеристики строятся в функции от круговой частоты , в то время как частота, отсчитываемая с лимба генератора: .

Содержание отчета

В отчете должны быть приведены:

• схемы звеньев, их передаточные функции и частотные характеристики (АФЧХ, ЛАЧХ и ЛФЧХ);

• таблица экспериментальных данных;

• построенные по экспериментальным данным ЛАЧХ и ЛФЧХ всех звеньев;

• выводы по работе, в которых указать степень совпадения расчетных и экспериментальных данных и возможные причины их расхождения.

Контрольные вопросы

1. Что такое передаточная функция?

2. Что такое годограф?

3. Как строится АФЧХ?

4. Какие воздействия в САУ называют типовыми?

5. Типовые звенья САУ и их частотные характеристики.

Лабораторная работа №3

Частотные характеристики соединений звеньев

Цель работы: приобретение навыков набора схем, экспериментальное снятие амплитудных и фазовых частотных характеристик основных видов соединения звеньев и сравнение экспериментальных характеристик с расчетными.

Программа работы

1. Рассчитать и построить логарифмические частотные характеристики:

а) для последовательного соединения двух звеньев;

б) для параллельного соединения двух звеньев (согласное);