Дослідження інвертувальної схеми ввімкнення ОП

1. Зібрати схему підсилювача, приведену на рис.5.6, де R1=1кОм, R2=200кОм, R3=1кОм, R4=2кОм.

2. Зняти та побудувати амплітудну характеристику на частоті f=1кГц. Визначити U_ВХМАХ, при якому з'являються нелінійні викривлення вихідного сигналу.

3. Визначити вхідний та вихідний опір ОП та коефіцієнт підсилення К_U на частоті f =1кГц при U_ВХ<U_ВХМАХ.

4. Зняти та побудувати АЧХ при U_ВХ<U_ВХМАХ. Визначити частоту зрізу f_З.

5. При допомозі перемичок зібрати схему інвертувального повторювача напруги, у якого R1=20кОм, R2=20кОм, R3=1кОм, R4=2кОм, зняти та побудувати його амплітудну характеристику на f=1кГц, зняти та побудувати АЧХ. Визначити частоту зрізу f_З.

 

Рисунок 5.6 – Інвертувальна схема ввімкнення ОП

 

 

6. Зібрати схему інвертувального суматора (рис.5.7) для додавання двох вхідних сигналів U_ВХ1 та U_ВХ2.

 

 

Рисунок 5.7 – Схема інвертувального суматора

 

Значення опорів, на які подаються вхідні напруги, та резистора в колі зворотного зв'язку взяти 20кОм. Резистор, необхідний для компенсації впливу струмів зміщення, повинен мати номінал біля 6,65кОм. Впевнитись в тому, що U_ВИХ =-(U_ВХ1+U_ВХ2). В якості напруги U_ВХ1, використовувати напругу від генератора прямокутних імпульсів, у якості U_ВХ2 - напруга від генератора синусоїдальної напруги, для наглядності необхідно виконати умову Т₁>>Т₂.

7. Привести осцилограми на входах та виходах суматора.

 

 

Дослідження неінвертувальної схеми ввімкнення ОП

1. Зібрати схему підсилювача, приведену на рис.5.8, де R1=1кОм, R2=20кОм, R>2кОм.

2. Провести операції, ідентичні пунктам 2-4, виконувані при дослідженні інвертувального ОП.

 

Рисунок 5.8 – Неівертувальна схема ввімкнення ОП

 

3. Зібрати схему неінвертувального повторювача напруги при R>2кОм (рис.5.9) та впевнитись у правильності її функціонування.

 

Рисунок 5.9 – Схема неінвертувального повторювача напруги

 

Дослідження схеми диференційного ввімкнення ОП

Зібрати схему підсилювача (рис 5.10), де R_н>2кОм, R1=R4=1кОм, R2=R3=20кОм. Впевнитись в тому, що схема віднімає вихідні напруги. В якості напруги U_ВХ1 можливо використовувати синусоїдальну напругу від генератора з параметрами U_ВХ1МАХ=1,8В, Т₁=12,4мс, а в якості U_ВХ2 використовувати імпульси від генератора прямокутних імпульсів з параметрами U_ВХ2МАХ=0,6В, t_U2@700мс, d_ПОВТ=200Гц.

Рисунок 5.10 – Схема диференційного ввімкнення ОП

 

Контрольні запитання

1. Дайте характеристику призначення, параметрів, характеристик та особливості використання ОП.

2. Приведіть схеми інвертувального, неінвертувального та диференціального ввімкнення ІМС ОП визначте їх основні параметри та дайте порівняльну характеристику.

3. Дайте характеристику неінвертувального та інвертувального повторювача напруги та приведіть їх схемну реалізацію.

4. Нарисуйте суматор напруг та дайте характеристику його особливостям.

5. Нарисуйте амплітудно-частотну характеристику ІМС ОП та операційного підсилювача, виконаного на ІМС ОП, який містить в собі елементи зворотного зв'язку. Порівняйте ці характеристики та зробіть висновки.

6. Як здійснюється та для чого необхідна корекція частотних характеристик ІМС ОП?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

 

Синтез комбінаційної схеми

 

Мета роботи

Вивчити метод мінімізації за допомогою карт Карно, навчитися синтезувати комбінаційні схеми, навчитися будувати електричні принципові схеми та досліджувати їх роботу.

 

Короткi теоретичнi вiдомостi

При проектуванні цифрових пристроїв бажано виконати мінімізацію булевих функцій для побудови економічних схем. Загальна задача мінімізації полягає в тому, що необхідно знайти аналітичний вираз для булевої функції в формі, яка описується мінімальним числом логічних змінних.

Метод діаграм (карт) Карно

В основу метода покладено зображення булевої функції спеціальними діаграмами (картами) Карно (або Вейча). Еталонна карта Карно для булевих функцій чотирьох змінних зображена на рис. 6.1.

Кожна клітинка діаграми відповідає набору змінних булевих функцій згідно з таблицею істинності. В клітку діаграми записується одиниця, якщо булева функція на цьому наборі дорівнює одинці. Нульові визначення булевих функцій на діаграмі не записуються.

Рисунок 6.1. Карта Карно для функції чотирьох змінних

Методику мінімізації розглянемо на прикладі булевої функції чотирьох змінних, яка приймає одиничні значення на наборах 3,7,11,12,13,14,15 і нульові значення – на інших.. Нанесемо дану функцію на карту Карно (рис. 6.2).

Рисунок 6.2. Задана функція на карті Карно

Для запису виразу мінімальної форми необхідно використовувати такі правила.

Всі клітини, в яких записані 1, об’єднують у замкнуті області, які являють собою прямокутники з числом клітин 2^k, де k = 0, 1, 2…, і виконують їх склеювання. Після цього записують мінімальний вираз в диз’юнктивній нормальній формі. Охоплюючи клітини карти замкненими областями потрібно прагнути до мінімального числа областей, а кожна область повинна містити якомога більше число клітин.

Для даної функції (рис. 6.2) маємо дві області, кожна з яких містить по чотирі клітки (k = 2). Тому мінімальна форма для даної функції може бути записана у вигляді

F=

Переведемо отриманий вираз в базіс І-НІ

F= =

Будуємо електричну принципову схему (рис. 6.3).

D1 - К555ЛА3

Рисунок 6.3. Електрична принципова схема

 

Пiдготовка до роботи

 

При пiдготовцi до роботи необхiдно:

- ознайомитись з рекомендованою лiтературою;

- вивчити короткi теоретичнi вiдомостi;

6.4. Порядок роботи:

1.Згідно з заданим викладачем варіантом вибрати логічну функцію F чотирьох змінних, яка задана таблицею істинності (табл. 6.1)

2.Записати аналітичний вираз для заданої логічної функції.

3.Виконати мінімізацію за методом карт Карно.

4.Перевести отриманий вираз для мінімальної форми в базис І-НІ для реалізації логічної функції.

5.Вибрати серію мікросхем і типи логічних елементів для реалізації логічної функції.

6.Побудувати принципову електричну схему для реалізації заданої функції.

7.Виконати дослідження функції за допомогою програми Electronics Workbench