Лабораторная работа. Выполнение вычислительных операций на операционных усилителях

Выполнение вычислительных операций на операционных усилителях.

1. Цель работы:

1.1. Исследование возможностей выполнения на операционном усилителе вычислительных операций:

· - умножение сигнала на коэффициент К

· - алгебраическое суммирование сигналов

· - интегрирование сигнала

1.2. Оценка погрешностей выполненных вычислительных операций.

2. Экспериментальные схемы.

Исследуемые схемы (они показаны на рис.1…рис.5) воспроизводятся на специализированном стенде, содержащем операционный усилитель (ОУ) и цепи из резисторов и конденсаторов, предназначенных для построения вычислительных систем.

На рис.1, рис.2, и рис.3- схемы для выполнения операций умножения сигнала на коэффициент (соответственно: инвертирующий, не инвертирующий и дифференцированный умножители на К).

Схема, показанная на рис.4 позволяет выполнять операции алгебраического суммирования сигналов:

На рис. 5 показана схема интегратора, построенного на операционном усилителе. Схема реализует функцию: (Т- постоянная времени интегратора);

3. Эксперимент.

3.1. В процессе испытаний схем определить напряжение для 3-4 значений (или 3-4 комбинаций входов, если их несколько). Следить, чтобы значения и не превышали + 10в. По окончании испытаний определить точные значения резисторов и .

3.2. В случае исследования характеристик интегратора (см. рис. 5) необходимо:

- установить Uвх, равное 1,00 в, не подводя его ко входу интегратора;

- обнулить интегратор: замкнуть накоротко на 2-3 сек. гнёзда подключения конденсатора С4;

-ввести в интегратор входное воздействие, равное Uвх: соединить выход источника напряжения со входом схемы, включить секундомер;

-через интервалы времени в 15с. измерить напряжение на выходе интегратора.

4. Обработка результатов испытаний.

4.1. Результаты измерений, выполненных в ходе испытаний схем, представить в отчёте таблицами испытаний.

4.2. Для схем по рис.1 и рис.2 определить экспериментальные значения коэффициента преобразования К э для каждого выполненного испытания, определить среднее значение этого коэффициента - К э ср, а также приведённую погрешность среднего значения- γ э.

Пользуясь точными значениями сопротивлений резисторов R9 и R10, определить расчётные. значения коэффициента преобразования К р, а затем – погрешность преобразования γ к. В расчётах пользоваться зависимостями:

К э=Uвых/Uвх, К э ср=Σ К эi/n (i- i-тое измерение, а n-число измерений),

γ э= ∆ э max*100%/ К э ср (∆ э= К э ср- К э), К р=R10”/R9” (”-точные значения

резисторов R9 и R10), γ к= (К э ср- К р)*100%/ К р.

4.3. Для схем по рис.3 и рис.4 результаты измерений сопоставить с расчётными значениями.

Определить приведённые ошибки этих преобразований.

4.4. Результаты испытаний интегратора представить графиком, пользуясь которым, опреде-лить постоянную времени утройства Т. Сравнить её с расчётным значением (Т=R5*С4).