Задание к работе в лаборатории

По заданию преподавателя в таблицу 1 записать номер варианта, тип ОУ (приложение А) и его параметры.

Таблица 1

Исследовать следующие функциональные узлы:

4.1 Усилитель напряжения с инверсией входного сигнала (рисунок 1).

Рисунок 1 – Инвертирующий усилитель на ОУ

Исследования проводятся для двух подвариантов (1) и (2) сопротивлений обратной связи R1 и R2, которые выбираются из таблицы 2.

Таблица 2

Используя значения резисторов R1 и R2, рассчитать К_{U РАСЧ}, R_ВХ и R_ВЫХ по ниже приведенным формулам. Параметры ОУ без обратной связи приведены в приложении А. Записать в таблицу 3.

; ; .

Таблица 3.

Установить на входе U_ВХ = 10 мВ и частоту генератора f = 1 кГц. Измерить напряжения на выходе и определить фактический К_UОС. Измерить и рассчитать R_ВХ по формуле R_ВХ=U_ВХ /I_ВХ. Для вычисления R_{ВЫХ ОС} провести измерения выходного напряжения U_{ВЫХ 1} при отключенном R3 и U_{ВЫХ 2} при включенном R3. R_{ВЫХ ОС} определить по формуле

Сравнить измеренные и рассчитанные значения. Зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов, обратить внимание на инверсию выходного сигнала относительно входного.

4.2 Усилитель напряжения без инверсии входного сигнала (рисунок 2). Величины резисторов такие же, как в п. 4.1.

Рисунок 2 – Неинвертирующий усилитель

, .

Провести расчеты и измерения как в п. 4.1. Убедиться, что К_{U ИЗМЕР} в этом случае на единицу больше, чем в предыдущем случае и отсутствует инверсия выходного сигнала относительно входного. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.

Таблица 4.

4.3 Сумматор на три входа с инверсией входных сигналов приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Сумматор на три входа

Напряжение на выходе определяется формулой

Величину резистора R4 выбираем по заданному варианту из таблицы 5.

Таблица 5

Установить частоты генераторов G1, G2 и G3 равными 1, 3 и 5 кГц соответственно, а напряжения равное 100 мВ.

Рассчитать величины элементов R1, R2 и R3 для получения формы сигнала на выходе близкой к прямоугольной по формулам

R1=R4, R2=3, 3·R4 и R3=5·R4.

Записать величины резисторов и зарисовать осциллограммы входных и выходного сигналов.

4.4 Вычитающее устройство приведено на рисунке 4.

Рисунок 4 – Вычитающее устройство

Значения резисторов и сигналов взять из таблицы 6.

Таблица 6

Определить коэффициенты передачи каждого из сигналов.

Зарисовать сигналы генераторов и, подавая их на входы вычитателя по одному, (напряжение другого сигнала равно нулю) зарисовать выходные сигналы. Затем зарисовать разностный сигнал.

4.5 Интегратор представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Принципиальная схема интегратора

Номиналы элементов выбираются из таблицы 7.

Таблица 7.

4.5.1 Подать на вход устройства напряжение от генератора гармонического сигнала напряжением 1 В и с частотой 1 кГц. Зарисовать сигналы на входе и выходе интегратора, обратив внимание на фазу выходного сигнала относительно входного.

4.5.2 Затем, подать на вход устройства напряжение прямоугольной формы. Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и выходе в едином временном масштабе.

4.5.3 Подать на вход сигнал треугольной формы. Зарисовать сигналы на входе и выходе устройства и дать объяснение в этом случае.

4.6 Дифференциатор изображен на рисунке 6.

Номиналы R и С взять из таблицы 8.

Таблица 8

Рисунок 6 – Принципиальная схема дифференциатора

4.6.1 Подать на вход сигнал синусоидальной формы. Зарисовать сигналы на входе и выходе устройства, обратив внимание на фазу выходного сигнала относительно входного.

4.6.2 Подать на вход сигнал прямоугольной формы. Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и выходе. Сравнить осциллограммы и сделать выводы об изменении формы выходных импульсов.

4.6.3 Подать на вход сигнал треугольной формы. Зарисовать сигналы на входе и выходе устройства и дать объяснение в этом случае.

4.7 Принципиальная схема амплитудного детектора приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Амплитудный детектор

Сигнал на вход устройства подается от генератора синусоидальных колебаний G1 с амплитудой 1 В. Коэффициент передачи для положительных и отрицательных полупериодов на выходе соответственно равен

, .

Для наблюдения входного сигнала канал А осциллографа подключить к генератору G1. Канал В осциллографа подключить поочередно к выходам 1 и 2. Зарисовать осциллограммы соответствующие данному выходу, расположив их ниже осциллограммы входного сигнала.

Изменить один из резисторов R2 или R3 в два раза. Исследовать осциллограммы и дать поясненияв этом случае.

4.8 Схема генератора гармонического сигнала приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Генератор гармонического сигнала

Рассчитать частоту генерируемого сигнала по формуле

Номиналы элементов берутся из таблицы 9.

Таблица 9

Изменяя сопротивление переменного резистора R1 добиться генерации сигнала синусоидальной формы и пользуясь осциллографом измерить частоту генерации f₀. Установить величину сопротивления R1 равную 9 и 8 кОм. Определить изменения формы и частоты генерируемого сигнала.

4.9 Схема мультивибратора представлена на рисунке 9.

Рисунок 9 – Принципиальная схема мультивибратора

Период колебаний мультивибратора определяется формулой

.

Рассчитать его. Номиналы емкости выбираются из таблицы 10.

Таблица 10

Зарисовать сигнал на выходе и на емкости С. Измерить период колебаний.

4.10 Схема фильтра нижних частот представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Принципиальная схема фильтра нижних частот

Значение резисторов выбирать из таблицы 11 по заданному номеру варианта.

Таблица 11

Снять амплитудно-частотную характеристику фильтра (таблица 12).

Таблица 12

Значение частоты генератора синусоидального сигнала изменять от 20 Гц до частоты, на которой коэффициент передачи снизится в 5 раз. Построить график АЧХ фильтра, определить коэффициент передачи в полосе пропускания. По графику найти частоту среза f_0.

4.11 Схема фильтра верхних частот представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 – Принципиальная схема фильтра верхних частот

Номиналы элементов взять из таблицы 11. Снять амплитудно-частотную характеристику фильтра. Значение частоты генератора синусоидального сигнала изменять от 100 кГц (в сторону понижения частоты) до частоты, на которой коэффициент передачи снизится в 5 раз.

Таблица 13

Построить график АЧХ фильтра, определить коэффициент передачи в полосе пропускания, частоту среза.