Лабораторна робота № 13 Дослідження мультивибратора на операційному підсилювачі

Мета роботи: Побудова схеми і вивчення принципу роботи мультивібратора на операційному підсилювачі (ОУ).

Питання для самопідготовки

1. Що таке електричний імпульс?

2. Що розуміють під імпульсним режимом роботи апаратури?

3. Які види імпульсів вам відомі?

4. Намалюйте відеоімпульс. Назвіть його основні параметри.

5. Назвіть і поясніть параметри періодичних імпульсів.

6. Як визначити шпаруватість імпульсів? Як називається величина, зворотна скважности?

7. Що таке мультивибратор? Яке його призначення?

8. Намалюйте схему мультивібратора на транзисторах. Поясніть принцип роботи схеми.

9. Які ще імпульсні генератори вам відомі. У чому їх відмінності?

10. Виконайте розрахунок мультивибратора на ОУ за даними, запропонованим викладачем.

 

Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему мультивібратора на ОП, зображену на малюнку 56.

Малюнок 56 - Схема для дослідження мультивибратора на ОУ

2. Встановити значення параметрів елементів у відповідності зі схемою (рекомендується використовувати отримані при розрахунку).

3. Включити схему.

4. Розгорнути і налаштувати осцилограф, змінюючи чутливість і тривалість розгортки. На екрані можна спостерігати зміну напруги на конденсаторі і вихідний сигнал (малюнок 57)/

Малюнок 57 - Осцилограми напруги на конденсаторі і вихідного сигналу

5. Використовуючи свідчення осцилографа розрахувати параметри вихідного імпульсним сигналу.

6. Змінюючи значення опору резисторів R ₁ і R ₂, а потім ємності конденсатора С ₁, простежити за змінами вихідного сигналу.

7. Зробити висновок.

 

Лабораторна робота №14 Аналіз роботи цифро-аналогових перетворювачів.

 

 

Мета роботи: Розглянути роботу схеми цифро-аналогових перетворювачів (ЦАП) з вагомими резисторами.

Прилади й елементи:

Вольтметр Джерело постійної ЕДС

Амперметр Операційний підсилювач LM741

Осцилограф Резистори

Функціональний генератор

 

Контрольні питання:

1. За яким законом обираються опори ЦАП з вагомими резисторами?

2. Отримайте вираження для розрахунку вихідної напруги ЦАП у загальному виді та перевірте його на моделі.

 

Короткі відомості з теорії

Цифро-аналогові перетворювачі використовують для перетворення цифрового коду в аналоговий сигнал, наприклад для керування в автоматичних системах виконавчими органами (електродвигунами, соленоїдами тощо).

Найбільш простий ЦАП з вагомими резисторами складається з двох блоків. Резистивна схема (матриця) виконана на резисторах R1…R4. Підсумовуючий підсилювач, який складається з ОП та резистору зворотного зв’язку Ro. Опорна напруга Uoп (3 В) підключається до резисторів матриці перемикачами D,C,B.A, які керуються однойменними клавішами клавіатури и утворюють перетворюємий код. Вихідна напруга вимірюється за допомогою мультиметра.

 

Хід роботи:

Якщо всі перемикачі замкнуті на «землю», як показано на малюнку 58, то напруга на вході та виході ОП дорівнює 0 В. Припустимо тепер, що перемикач A установлено в положення, яке відповідає логічній 1. Тоді на вхід ОП через резистор R ₁ подається напруга 3 В. Розрахуємо у цьому випадку коефіцієнт підсилення напруги за формулою:

К= Ro/ R ₁ =10000/150000=0,066.

Звідси отримаємо, що вихідна напруга U _вих =0,066*3=0,2 відповідає двійковій комбінації 0001 на вході ЦАП.

Подамо тепер на входи ЦАП двійкову комбінацію 0010. Для цього установимо перемикач В в положення, яке відповідає логічній 1, тим самим подамо на ОП через резистор R ₂ напругу 3 В. Для коефіцієнта підсилення у цьому випадку отримаємо

К= Ro/ R ₂ =10000/75000=0,133.

Якщо помножимо цей коефіцієнт на величину вхідної напруги, знайдемо, що вихідна напруга дорівнює 0,4 В.

 

 

Малюнок 58 — ЦАП з вагомими резисторами.

 

Таким чином переходячи до кожного чергового двійкового числа, що імітуються ключами, вихідна напруга ЦАП збільшується на 0,2 В. Це забезпечується за рахунок збільшення коефіцієнта підсилення напруги ОП при підключенні різних за опором резисторів.

Якщо у схемі на рис.1 ми підключимо тільки один резистор R ₄ (за допомогою перемикача D), то встановимо коефіцієнт підсилення К=1000/18700=0,535. При цьому вихідна напруга ОП стане рівною приблизно 1,6 В.

Установіть всі перемикачі у схемі на малюнку 58 у положення, яке відповідає логічній одиниці, вихідна напруга ОП стане рівною Uoп=3 В, тому що коефіцієнт передачі у цьому випадку дорівнює 1.

Схема ЦАП має два недоліки: по-перше в ній опори резисторів змінюються в широких межах; по-друге точність перетворення невисока через вплив конечного опору транзисторних ключів у відкритому та закритому стані.

Розрахуйте коефіцієнт підсилення ОП та вихідну напругу ЦАП у схемі на малюнку 58 для випадку, коли у положення, що відповідає логічній одиниці, встановлено тільки перемикач С. Результати розрахунку перевірте на моделі.

Замініть перемикачі A,B,C,D програмними перемикачами (реле часу), що імітують послідовну за часом з інтервалом 5 сек появу кодових комбінацій 0001, 0011,0111,1111. Запишіть відповідне кожній кодовій комбінації значення вихідної напруги.