(выполнить моделирование, измерения и; заполнить отчет)
Задание 1. Исследование передаточной характеристики неинвертирующего усилителя
Исследование неинвертирующего усилителя.
Пробник 1 - измеряет входное напряжение, Пробник 2 - измеряет выходное напряжение.
1.2 Введем регулировку источника Vвх, который переведем в крайнее положение, соответствующее минимальной положительной величине входного напряжения и далее нужно измерить зависимость величины входного и выходного напряжений.
Данные измерения записать в табл.1.
Таблица 1
Данные исследования неинвертирующего усилителя
| Uвх, В | 1,5 | ||||||
| Uвых, В | |||||||
| Kuн, экспер | |||||||
| Uвых,расчет |
1.3. По результатам измерений входного и выходного напряжений провести расчет экспериментальных значений коэффициента усиления и внести данные расчета в строку «К uн,экспер » табл.1.
1.4. Рассчитать по соотношению (5) величину коэффициента усиления неинвертирующего усилителя при его работе в линейном режиме, а затем с использованием определенной величины этого коэффициента рассчитать значения выходных напряжений для записанных в табл.1 значений входных напряжений. Результаты расчета выходных напряжений внести в строку «U вых расч » табл.1.
1.5. По результатам расчета построить передаточную характеристику неинвертирующего усилителя в интервале значений входных напряжений, записанных в табл.1. На построенный график рассчитанной зависимости нанести экспериментальные точки и по ним построить график экспериментальной передаточной характеристики. Провести сравнение расчетных и экспериментальных данных.
Задание 2. Исследование инвертирующего усилителя.
Для проведения эксперимента соберите модель инвертирующего усилителя (источник входного сигнала от-10 до +10).
Порядок проведения исследований следующий.
2.1. Провести измерения в соответствии с первой строкой, и заполнить таблицу 2 при разомкнутом ключе S1.
Таблица 2
Данные исследования инвертирующего усилителя (ключ S разомкнут)
| Uвх, В | -3 | -2 | -1 | |||||||
| Uвых, В | ||||||||||
| Kuи, экспер | ||||||||||
| Uвых,расчет |
2.2. Провести измерения в соответствии с первой строкой, и заполнить таблицу 32 при замкнутом ключе S1.
Таблица 3
Данные исследования инвертирующего усилителя (ключ S1 замкнут)
| Uвх, В | -3 | -2 | -1 | |||||||
| Uвых, В | ||||||||||
| Kuи, экспер | ||||||||||
| Uвых,расчет |
2.3. По результатам расчетных данных в одинаковом масштабе построить передаточные характеристики инвертирующего усилителя при замкнутом и разомкнутом ключе S1 в интервале значений входных напряжений табл. 2 и 3. На построенные графики зависимостей нанести экспериментальные точки и по ним построить экспериментальные характеристики. Провести сравнение расчетных и экспериментальных данных.
2.7. Дать объяснение отличия передаточных характеристик усилителя при замкнутом и разомкнутом ключе S1.
Задание 3. Исследование инвертирующего сумматора
Для проведения эксперимента соберите 3 модель экспериментов
Порядок проведения исследования следующий
3.1. Подать на входы сумматора напряжения одной величины, но разной полярности (например, +5 В и -5 В). Измерить величину выходного напряжения. Если оно будет отличаться от нуля, необходимо более точно выставить величины входных напряжений. Результаты измерения внести в табл.4.
3.2. Уменьшить величину напряжения на одном из входов сумматора при сохранении неизменным напряжение на другом входе.
Измерить измерение величину измеренного входного напряжения, а также выходное напряжение сумматора. Затем увеличить напряжение на том же входе сумматора и вновь провести измерение величину измеренного входного напряжения, а также выходного напряжения (не менее 5 раз). Результаты измерений внести в табл.4.
Таблица 4
Данные исследования инвертирующего сумматора
| Uвх1, В | Uвх2, В | Uвых эксп В | Uвых расч В |
| -1 | |||
| -2 | |||
| -3 | |||
| -4 | |||
| -1 | |||
| -2 | |||
| -3 | |||
| -4 | |||
3.3 Дать объяснение полученным результатам.
Задание 4. Исследование активных фильтров
Для проведения эксперимента соберите модель согласно представленной схеме.
Исследуются амплитудно-частотные характеристики активных фильтров трех видов: низких и высоких частот, а также полосового фильтра. Переход от одного фильтра к другому осуществляется нажатием или отжатием кнопок ключей S1 и S2. Исследование проводится при амплитуде переменного напряжения на входе фильтра, равного 1 В.
Изменение частоты входного напряжения производится изменением параметров источника сигнала.
Порядок проведения исследования следующий
4.1. Нажать кнопки ключей S1 и S2, сформировав тем самым фильтр низких частот.
4.2. Нажатием кнопки переключателя «кГц(α) установить частоту входного напряжения, равную 0.08 кГц.
4.3. Установить амплитуду входного напряжения, равную 1В.
4.4. Последовательно изменяя частоту входного напряжения, провести измерение амплитуды напряжения на выходе фильтра. Результаты измерений вносятся в строку «U выхm » табл.5.
Таблица 5
Данные исследования активных фильтров
| f, кГц | 0,08 | 0,15 | 0,4 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 3,0 | 5,0 | 10,0 | 20,0 | ||
| S2 вкл S1 вкл | Uвыхm,В | |||||||||||
| Кu экс | ||||||||||||
| Кu расч | ||||||||||||
| S2 откл S1 откл | Uвыхm, мВ | |||||||||||
| Кu экс | ||||||||||||
| Кu расч | ||||||||||||
| S2 откл S1 вкл | Uвыхm,В | |||||||||||
| Кu экс | ||||||||||||
| Кu расч | ||||||||||||
4.5. Отжать кнопки ключей S1 и S2, сформировав те самым фильтр высоких частот.
4.6. Провести измерения в соответствии с п.п. 4.2-4.4. Результаты измерений внести в табл.5.
4.7. Отжать кнопку ключа S2 и нажать кнопку ключа S3, сформировываем самым полосовой фильтр.
4.8. Провести измерения в соответствии с п.п. 4.2-4.4. Результаты измерений внести в табл. 5.
4.9. С использованием данных измерения выходного напряжения провести расчет значений коэффициента передачи для трех видов фильтра. Результаты расчета внести в табл.5 в строки «К u экс ».
4.10. С использованием формул (11)-(13) провести расчет значений коэффициента передачи для трех видов фильтра. Результаты расчета внести в табл.5 в строку «Кu расч».
4.11. Для каждого вида фильтра построить графики расчетных зависи- мостей коэффициента передачи от частоты на скриншотах.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Наименование и цель работы.
2. Перечень приборов, использованных в экспериментах, с их краткими характеристиками.
3. Содержание произведенных экспериментовь:
- формулировка цели;
- схему исследуемого устройства;
- таблицы, графики и результаты расчетов, предусмотренные порядком выполнения работы;
- выводы по работе.
4. Сохранить файл схемы согласно «введению к проведению лабораторных работ онлайн»
https://vk.com/doc7132395_540132563?hash=44bcb8a3d7b3deed73&dl=ab88a9fbed29aa78e0
5. Переслать отчет и файлы схем на проверку mrradik@mail.ru
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какое устройство называют операционным усилителем? Каковы значения его основных электрических параметров?
2. Какие особенности имеет передаточная характеристика ОУ? Чем отличается один вход ОУ от другого?
3. Какие участки передаточной характеристики ОУ используются в анало-
говых устройствах?
4. Что используется в схемах аналоговых устройств на ОУ для увеличения
интервала значений входного напряжения их работы?
5. Представить схемы инвертирующего и неинвертирующего усилителей, а
также инвертирующего сумматора.
6. Каковы исходные положения используются при выводе соотношений для коэффициентов усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей на ОУ?
7. Объяснить, почему схема инвертирующего усилителя является частным случаем схемы инвертирующего сумматора.
8. Почему передаточная характеристика усилителей на ОУ в линейном режиме имеет меньшую крутизну аналогичной характеристики собственно ОУ?
9. Дать определение амплитудно-частотной характеристики активного фильтра.
10. Представить амплитудно-частотные характеристики фильтров: низкой и высокой частоты, полосового и режекторного.
11. С чем связано ограничение полосы пропускания исследуемых фильтров на низкой и высокой частотах?