Название: Лабораторные работы - (автор неизвестен)

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1271


1.2. основные схемы устройств на оу

 1.2.1. Инвертирующий усилитель

 

            Коэффициент передачи такого усилителя (рис.2,а) определяется из (*) при Uвх2=0:

Ku= –R2/R1

Выходное напряжение имеет полярность, обратную входному напряжению.

 

                                                а)                                                         б)

                                    

 Рис. 2. Инвертирующий (а) и неинвертирующий (б) усилители

 

1.2.2. Неинвертирующий усилитель

 

            Коэффициент передачи неинвертирующего усилителя (рис.2,б) определяется из (*) при Uвх1=0:

Ku= R2/R1+1

 

1.2.3. Суммирующий усилитель (рис.3)

 

            Значение напряжения на выходе определяется  из следующего соотношения:      

Uвых= –Uвх1(Rос/R1)-Uвх2 (Rос/R2)- Uвх3(Rос/R3)

 

1.2.4. Дифференциальный усилитель (рис. 4)

 

            Коэффициент передачи дифференциального усилителя определяется значениями  сопротивлений  R1 и R2:

Ku=R2/R1;

Uвых= Ku(U2-U1)= R2/R1(U2-U1)

 

Рис. 3. Суммирующий усилитель с тремя входными напряжениями

 

1.2.5. Интегрирующий усилитель

 

              Напряжение на выходе схемы (рис. 5) представляет собой интеграл от напряжения входного сигнала. Т. к. входное сопротивление ОУ очень велико, ток через резистор R, будет проходить через конденсатор С:

          Левый вывод конденсатора С потенциально заземлён, поэтому выходное напряжение равно напряжению на конденсаторе. Тогда                                                                                                                                                                                                                                                                                 

,

где RC – постоянная времени.

    Рис. 4. Схема дифференциального усилителя   Рис. 5. Схема интегрирующего усилителя

 

2. Подготовка к работе

 

            2.1. Изучить описание работы, основные схемы устройств на ОУ, их особенности и характеристики. Ответить на контрольные вопросы.

            2.2. Выбрать модель ОУ и выписать его электрические параметры из справочника (см. п.1.1). Данные свести в таблицу.

            2.3. Сделать предварительные расчеты, предусмотренные в пункте 3, и  подготовить протокол отчёта по лабораторной работе.

            3. Порядок выполнения работы

 

            3.1. Исследование сумматора на ОУ.   

            3.1.1. Записать выражение для определения величины выходного сигнала данной схемы.  Вычислить выходное напряжение, если U2=1+sin(2*p*1000t), U1=1.5 В,  U3=sin(2*p*500t+90),  U4= -1+sin(2*p*5000t+15).

            3.1.2. Включить ПЭВМ. Запустить выполнение ППП PSpice с управляющей оболочкой Shell. Какое имя должен иметь входной файл узнайте у преподавателя.

            3.1.3. Ввести текст задания на моделирование суммирующего усилителя как показано на рис. 6, указав в явном виде источники питающих напряжений и нагрузку. Имя модели ОУ возьмите из библиотеки Pspice.

  «заглавие»

vp1_1001_0_dc_12v

vp2_0_1002_dc_12v

v1_1_0_dc_1.5v

v2_2_0_ac_1_sin_(1_1_1000)

v3_3_0_ac_1_pulse_(0_20_0.001us 0.001us 100us 200us)       

v4_4_0_ac_1_sin(-1_1_5000)

x1_ 6_5_1001_1002_7_<<имя модели>>

r1_1_5_20k

r2_2_5_10k

r3_3_5_5k

r4_4_6_2.5k

r5_6_0_100k

r6_5_7_100k

rn_7_0_10k

.lib_«полное имя файла библиотеки».lib

.tran_2е-5_0.004

.ac_dec_10_10_1e+9

.probe

.end

           

 

Рис. 6. Суммирующий усилитель

 

            3.1.4. Посмотрите графики  входных сигналов V1, V2, V3, V4 и график выходного сигнала V7. Зарисуйте графики. Сравните выходные напряжения, полученные теоретическим и практическим путями. Сделать вывод.

            3.1.5. Вывести на экран потенциал узла № 5. Объяснить полученный результат.

            3.2. Исследование  дифференциального усилителя.

            3.2.1. Получить выражение для выходного сигнала схемы ( рис.4 ) и вычислить его.

            3.2.2. Ввести текст задания на моделирование схемы дифференциального усилителя (рис.4.) аналогично п. 3.1.3. Для этого необходимо обозначить номера узлов и ввести параметры схемы: U1вх = 3+sin(2*p*10000t), U2вх =5B, R1=1k, R2=2k.

            3.2.3. Получить осциллограммы входных и выходного напряжений. Зарисовать их.  Сравнить результаты, полученные экспериментальным и аналитическим путями. Сделать вывод.

            3.2.4. Подобрать параметры сопротивлений в схеме таким образом, чтобы коэффициент передачи по напряжению был равен 10; 25; 37.  Зарисовать после каждого опыта осциллограммы.

            3.3. Исследование интегрирующего усилителя.

            3.3.1. Составить задание на моделирование схемы интегрирующего усилителя (рис. 5.) аналогично п. 3.1.3. Для этого необходимо обозначить номера узлов и ввести параметры схемы: R=10 Ом, С=0.01 мкФ.

            3.3.2. Подключить по очереди входное воздействие в виде следующих сигналов:

– Синусоидальная функция (V1 1 0 AC 1 SIN(0 1 1000));

– Меандр (V1 1 0 AC 1 PULSE(0V 2V 0us 0.001us 0.001us 10us 20us)) ;

– Скачок напряжения (V1 1 0  АС 1  (0 2 10us 0.001us 0us 100us 0us));

– Линейно нарастающее напряжение (V1 1 0 АС 1 PULSE(0 3 0us 60us 0us 0us 100us);

            3.3.3. Аналитически рассчитать ожидаемый сигнал на выходе схемы, качественно изобразить для каждого входного воздействия значение Uвых.

            3.3.4. Экспериментально получить и зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений (для каждого вида воздействия – отдельно).

            3.3.5. Сравнить экспериментальные результаты с теоретическими расчетами и сделать вывод.

             4. Содержание отчёта

 

            4.1.  Цель работы.

            4.2. Рисунки исследуемых принципиальных схем с номерами узлов, эквивалентными источниками.

            4.3. Результаты предварительных расчетов по п. 2.3.

            4.4. Тексты заданий на моделирование  помощью ППП Pspice 6.0.

            4.5. Результаты исследования устройств в виде таблиц, графиков, вычислений с необходимыми пояснениями.

            4.6. Выводы по работе. В выводах отразите количественные результаты исследования и дайте рекомендации по практическому применению исследованных устройств.

 

5. Контрольные вопросы

 

            5.1. Что собой представляет идеальный ОУ.

            5.2. Назовите основные параметры ОУ.

            5.3. Какие устройства на базе ОУ вы знаете. Какие функции они  выполняют.

            5.4. Чем отличаются дифференциальный и дифференцирующий усилители.

            5.5. Запишите выражения коэффициентов передачи инвертирующего и неинвертирующего усилителей. Изобразите их схемы.

            5.6. Что такое мнимое заземление. Объясните суть этого явления.

Список литературы

 

            1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - М., Высшая школа, 1991. - 621 с.

            2. Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. – М.: Мир,  1988. – 583 с., ил.

            3. Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению. – М.: Энергоиздат, 1982. – 128 с., ил.

            4. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). – М.: СК Пресс, 1996. –272 с., ил.

            5. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического  моделирования  на  ПЭВМ.  –   М.:  Радио  и  связь,  1992. – 

64 с., ил.

            6. П.Хоровиц, У.Хилл.  Искусство  схемотехники. Том 1: –  М.,  Мир, 1993.

            7.  Цыкин Г.К. Усилительные устройства.: - М., Связь, 1971.

            8. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства.: - М., Высшая школа, 1989.

            9. Основы радиоэлектроники под ред. Петрухина Г.Д.: - М., Издательство МАИ, 1993.

            10.  Радиотехнические  схемы  под  ред.  Валитова Р.А.:  М., Связь,  1966.

            11. Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике.  Справочник в  двух  томах, том 1: -  М., Энергоатомиздат, 1991.