Лаб практикум
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
Рис. 15.6. Принципиальная электрическая схема для исследования |
||||||||
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
характеристик неинвертирующего усилителя |
|
|
||||||
|
|
к |
|
|
|
|
||
1. С помощью элементов управления ВП установите диапазон изменения |
||||||||
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
входного сигнала |
(рекомендуемые значения составляют примерно |
|||||||
Uвх. min= – 1,2 В, Uвх. |
max=l,2 B) и пр делы изменения выходного сигнала |
|||||||
(рекомендуемые значения |
составляют |
примерно Uвых. min = – 10 В, Uвых. max=10 В). |
||||||
|
||||||||
Нажмите на панели ВП кнопку «Измерение». На графическом индикаторе ВП |
||
|
о |
|
появится изображение переда очной характеристики |
неинвертирующего |
|
усилителя. Скопируйте п лученную характеристику на страницу отчета. |
||
и |
|
|
2. Определ те по передаточной характеристике положительное Uогр+ и |
||
л |
|
|
отрицательное Uогр- |
напряжения ограничения сигнала |
на выходе схемы, |
используя д я этого гор зонтальную визирную линию, перемещаемую с помощью бпо зункового регулятора ВП. Результат запишите в отчет.
Опреде ите коэффициент усиления схемы по методике, описанной в задани2. Полученный результат запишите в отчет.
Б3. Нажм те на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 4», на экране появ тся лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 4 (рис. 15.7).
Задание 4. Исследование работы неинвертирующего усилителя
1. С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала – синусоидальная, частота сигнала – 200 Гц. Величина амплитуды входного сигнала выбирается такой, при которой выходной сигнал, наблюдаемый на графическом индикаторе ВП, не имеет искажений и удобен для наблюдения и измерений. Скопируйте полученное
61
изображение выходного сигнала в буфер обмена и затем вставьте на страницу отчета.
Используя изображения на графических индикаторах ВП, сравните фазы сигналов на входе и выходе неинвертирующего усилителя. Сделайте вывод о характере изменения фазы сигнала неинвертирующим усилителем и запишите его в отчет.
2. Рассчитайте коэффициент усиления неинвертирующего усилителя. Для
|
Р |
расчетов воспользуйтесь соотношением К = Roc / К1. Результат запишите в |
|
отчет. |
И |
3. По осциллограмме с помощью горизонтальной визирной линии ВП |
|
определите амплитуды входного Uвх.m и выходного Uвых.m сигналов. Вычислите коэффициент усиления неинвертирующего усилителя по формуле
K = Uвых.m |
/ Uвх.m. Результат запишите в отчет. |
|
|
У |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р с. 15.7. Лицевая панель ВП лабораторной работы №15 при |
||||||||||
б |
|
|
выполнении задания 4 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сравните значения коэффициентов усиления, полученные по передаточной |
||||||||||
характеристикеБ , на основе результатов измерений и параметров элементов схемы. Сделайте вывод и запишите его в отчет.
4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 5», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 5 (рис. 15.8).
62
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
Рис. 15.8. Лицевая панель ВП л бор торной работы №15 при |
|||||||||
|
|
|
|
|
выполнении з д ния 5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
Задание 5. Исследование работы интегратора напряжения |
|
|||||||||
Для исследования |
|
инткгратора напряжения соберите элек- |
||||||||
|
|
|
|
|
работы |
|
|
|
|
|
трическую схему, изображенную на рис. 15.9. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 15.9. Принципиальная электрическая схема для исследования работы интегратора напряжения
63
1.С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала – прямоугольная, частота сигнала – 200 Гц. Величина амплитуды сигнала на входе интегратора выбирается такой, чтобы сигнал на выходе не имел видимых искажений и был удобен для наблюдения и измерений.
На графическом индикаторе ВП появится выходной сигнал (результат
интегрирования), имеющий форму, близкую к треугольной. Скопируйте полученное изображение выходного сигнала в буфер обмена и затемРвставьте на страницу отчета.
2.Используя изображение выходного сигнала, полученноеИна графическом индикаторе ВП, определите и запишите в отчет скорость его изменения. Для этого с помощью горизонтальной визирной линии измерьтеУмаксимальное (umax) и минимальное (umin) мгновенные значения сигнала и вычислить отношение размаха сигнала (umax – umin) к полупериодуГего изменения Т/2:Б
Рассчитайте и запишите в отчет скорость изменения выходного сигнала по значениям параметров компонентов схемы, используя формулу идеального
скоростью, полученн й на сн ве результатов измерений и расчетным путем.
интегратора: |
|
|
|
а |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
к |
|||
|
|
|
|
|||
Сравните значения скорос иеизменения сигнала на выходе интегратора со |
||||||
|
т |
|
|
|
|
|
Сделайте вывод о |
степени |
идеальности интегратора. |
|
|
|
||
3. Получите |
|
вставьте в отчет осциллограммы выходного сигнала |
|
л |
|
|
|
интегратора для с нусодальной, треугольной и пилообразной форм входного |
|||
напряжения. Объясн те полученные результаты. При синусоидальной форме входного сигна а оцените разность фаз между входным и выходным сигналами интегратора. О ъясните полученный результат.
4. Нажм те на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 6», на |
|
|
б |
экране появ тся лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 6 |
|
(рис. 15.10). |
|
и |
|
Б |
|
64
|
|
|
Р |
|
|
Г |
И |
|
|
|
|
|
Б |
|
|
Рис. 15.10. Лицевая панель ВП лабораторной работыУ№15 при |
|||
выполнении задания 6 |
|
|
|
Задание 6. Исследование работы дифференциатора напряжения |
|||
к |
|
|
|
Для исследования работы дифференци тора напряжения соберите элек- |
|||
трическую схему, изображенную на рис. 1а5.11.
1. С помощью элементовискаженийуправл ния ВП установите следующий режим выходе не имел видимых и был удобен для наблюдения и
измерения: форма сигнала – тр угольная, частота сигнала – 200 Гц. Величина
амплитуды сигнала на входе гратора выбирается такой, чтобы сигнал на
|
|
|
|
о |
|
измерений. |
|
и |
инт |
||
|
|
л |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
Рис. 15.11. Принципиальная электрическая схема для исследования работы дифференциатора напряжения
65
На графическом индикаторе ВП появится выходной сигнал – результат дифференцирования, имеющий форму, близкую к прямоугольной. Скопируйте полученное изображение выходного сигнала на страницу отчета.
2.Используя изображение выходного сигнала, полученное на графическом индикаторе ВП, определите с помощью горизонтальной визирной линии ВП его
амплитуду Uвых.m в области установившегося значения. Результат запишите в отчет.
3.Определите и запишите в отчет скорость изменения входногоРсигнала треугольной формы, используя для расчетов отношение удвоенной амплитуды входного сигнала (2Um) к полупериоду изменения (Т/2) выходногоИнапряжения:У
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
4. По заданным параметрам |
схемы и |
найденному значению скорости |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Б. |
||
изменения входного сигнала рассчитайте амплитуду выходного напряжения по |
||||||||||
формуле идеального дифференциатора: |
а |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
е |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
5. Сравните результаты изм р ний и расчетов, сделанные в задании 5. |
||||||||||
Сделайте вывод о степени идеальностикдифференциатора напряжения. |
||||||||||
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
6. Получите и вставьте в отч т изображения сигнала на выходе |
||||||||||
дифференциатора напряжения для |
синусоидальной, прямоугольной и пило- |
|||||||||
|
|
|
го |
|
|
|
|
|
|
|
образной форм входн |
напряжения. Объясните полученные результаты. |
|||||||||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. При синусоидальн й форме входного сигнала оцените разность фаз |
||||||||||
между входным |
|
вых дным |
сигналами |
дифференциатора. Объясните |
||||||
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полученные резу ьтаты. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Выключите ВП, для чего нажмите на панели ВП кнопку «Завершение |
||||||||||
работы». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ |
|
|
|
|
||||||
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Что такое операционный усилитель?
Перечислите основные характеристики операционного усилителя и методы их измерения.
Приведите схемы масштабных преобразователей на основе ОУ и выражения для расчета коэффициента передачи.
Какова разность фаз между входным и выходным сигналами инвертирующего усилителя на ОУ? Почему?
Какова разность фаз между входным и выходным сигналами неинвертирующего усилителя на ОУ? Почему?
66
Чем определяется постоянная составляющая выходного напряжения усилителя на ОУ?
Приведите схему сумматора аналоговых сигналов.
Приведите схему интегратора напряжения и временные диаграммы
|
сигналов на входе и выходе. |
|
Как рассчитать скорость изменения сигнала на выходе интегратора? |
||
|
Приведите схему дифференциатора напряжения и расчетные соот- |
|
|
ношения для выходного сигнала. |
Р |
|
|
|
|
Как зависит напряжение на выходе дифференциатора от скорости |
|
|
изменения входного напряжения? |
И |
|
|
|
В каком случае для описания работы электрических схем на основе
|
ОУ можно использовать соотношения, описывающие работу идеаль- |
|||||
|
ного ОУ? |
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
Насколько точно определены в работе параметры схем на основе |
|||||
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ |
РАБОТА№16 |
||
|
операционного усилителя? От чего может зависетьУкачество полу- |
|||||
|
ченных результатов? |
к |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНАЛОГОВЫХ |
|||||
|
|
|
|
|
е |
|
|
КОМПАРАТОРОВаНАПРЯЖЕНИЯ |
|||||
ЦЕЛЬ РАБОТЫ |
|
|
|
|
|
|
Целью работы являе ся: |
|
|
||||
|
|
работы |
|
|
||
ознакомление с харак еристиками аналоговых компараторов напря- |
||||||
|
жения; |
|
|
тыоднопорогового компаратора; |
||
|
и |
|||||
исследован е |
|
|||||
|
ла |
|
|
|
|
|
исследован е |
|
|
гистерезисного компаратора. |
|||
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА |
||||||
В состав ораторного стенда входят: |
|
|||||
|
базовый лабораторный стенд (рис. П.2). |
|||||
лабораторный модуль Lab7A для исследования характеристик аналоговых компараторов напряжения.и
БРА ОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word.
Установите лабораторный модуль Lab7A на макетную плату лабораторной станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис. 16.1.
67
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
Рис. 16.1. Внешний вид модуля Lab7A для исследования характеристик |
|||||||||||||
|
|
|
|
аналоговых компараторов напряжения |
|
|
|||||||
Загрузите и запустите программу Lab-7.vi. |
Б |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После ознакомления с целью работы нажмите кнопку «Начать работу». На |
|||||||||||||
экране появится изображение ВП, необходимого дляГвыполнения задания 1 |
|||||||||||||
(рис. 16.2). |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Б |
|
Рис. 16.2. Лицевая панель ВП лабораторой работы №16 при |
|||||||||||
|
|
||||||||||||
выполнении задания 1
Задание 1. Получение передаточной характеристики однопорогового компаратора
Для исследования характеристик однопорогового компаратора используется схема, изображенная на рис. 16.3.
68
1. С помощью элементов управления ВП установите диапазон изменения
входного сигнала (рекомендуемые значения: Uвх. min= –10 B, Uвх. max=10 B) и пределы изменения выходного сигнала (рекомендуемые значения: Uвых. min=
=– 10 B, Uвых. max=10 B).
2.С помощью ползункового регулятора установите порог срабатывания
компаратора Uпор = 0 B. Нажмите кнопку «Измерение». На графическом
индикаторе ВП появится |
изображение передаточной характеристики |
|
компаратора. Скопируйте полученный график на страницу отчета. |
Р |
|
|
||
3. Определите по передаточной характеристике значения положительного |
||
|
И |
|
Uвых и отрицательного Uвых |
выходных напряжений компаратора. Для этого |
|
используйте горизонтальную визирную линию, перемещаемую с помощью |
|||
|
|
|
У |
ползункового регулятора «Y». Результаты запишите в отчет. |
|||
|
|
Г |
|
|
|
Б |
|
|
а |
|
|
к |
|
|
|
е |
|
|
|
Рис. 16.3. Пр нц п альнаятэлектрическая схема для исследования |
|||
л |
|
|
|
характеростик однопорогового компаратора |
|||
б |
|
|
|
4. Опреде итеиве ичину входного сигнала Uвх, при котором происходит
переключение компаратора. Для этого используйте вертикальную визирную лин юи, перемещаемую с помощью ползункового регулятора «X». Для повышенБ я точности результата следует установить удобный для наблюдения передаточной характеристики диапазон изменения входного сигнала (Uвх. min, Uвх. max) повторно нажать кнопку «Измерение». Результат запишите в отчет. Сравните полученное значение с установленным порогом срабатывания компаратора Unop.
5. Повторите пп. 2–4, установив значения порога срабатывания –2,5 и +1,7 В. 6. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 2», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 2
(рис. 16.4).
69
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
И |
||
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
Рис. 16.4. Лицевая панель ВП лабораторной работы №16 при |
||||||||
|
|
выполнении з д ния 2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
Задание 2. Исследование работы однопорогового компаратора |
||||||||
1. С помощью элементов управл нияаВП установите следующий режим |
||||||||
измерения: форма сигнала – синусоидальная, частота сигнала |
– 200 Гц, |
|||||||
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
амплитуда входного сигнала – 7,0 В. |
|
|
|
|
|
|
||
2. С помощью ползунковогоерегулятора установите порог срабатывания |
||||||||
|
го |
|
|
|
|
|
|
|
компаратора Uпор=0 В. На графическом индикаторе появится изображение |
||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
входного и выходн |
|
сигналов компаратора. Скопируйте |
|
полученные |
||||
изображения в отчет. |
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Используя зображение входного сигнала на графическом индикаторе |
||||||||
ВП, опреде ите с помощью горизонтальной визирной линии ВП пороговое |
||
|
|
б |
значение входного напряжения Uвх.пор. Результат запишите в отчет. |
||
и |
||
4. |
Повторите пп. 2 и 3, установив значения порога срабатывания –5,0 и |
|
+5,0 В. |
|
|
Б |
|
|
5. |
Повторите исследование работы однопорогового компаратора при |
|
других формах входного сигнала (треугольная, прямоугольная, пилообразная). 6. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к заданию 3», на
экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения задания 3 (рис. 16.5).
70