Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
Министерство образования и науки РФ Дальневосточный Государственный Технический Университет (ДВПИ им. Куйбышева) Институт Радиоэлектроники Информатики и Электротехники ЭЛЕКТРОНИКА "ПРИМЕНЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ" Владивосток 2010 г. Цель работы:
Ознакомиться с применением ОУ для сложения двух постоянных, двух переменных, постоянного и переменного напряжений, дифференцирования и интегрирования входных сигналов. Для исследования был использован ОУ LM741. 1.
Суммирование постоянных напряжений моделировалось на схеме рис.1. А. При UВХ1
= 5В и UВХ2
= 3В измерены: I1
=1мА; I2
=0,6мА; I3
=1,6мА; I4
=1,6мА; UВЫХ
=-8В. В. По значениям номиналов схемы рассчитаны: I1
= U1
/ R1
= 1мА; I2
= U2
/ R2
=0,6мА; Iос
= UВЫХ
/ R3
=1,6мА; Iос
= I1
+ I2
= 1,6мА; U*
ВЫХ
= - (UВХ
1
∙ R3
/ R1
+ UВХ
2
∙ R3
/ R2
) = - 8В. Измеренное значение UВЫХ
соответствует расчетному значению U*
ВЫХ
. 2.
Суммирование постоянного и переменного напряжений моделировалось на схеме рис.2., осциллограммы напряжений приведены на А. При UВХ≈
= 1В; UВЫХ≈
= 1В (фаза сдвинута на 1800
); UВЫХ=
= - 1В; расчетные значения этих величин: U*
ВЫХ≈
= 1В; U*
ВЫХ=
=-1В. В. При UВХ≈
= 1В и R2
=2,5 кОм измеренное значение UВЫХ≈
= 1В (фаза сдвинута на 1800
), а постоянная составляющая UВЫХ=
= 2В (рис.4). Расчетные значения этих величин: U*
ВЫХ≈
= UВХ1
∙ R3
/ R1
= 1В; U*
ВЫХ=
= - UВХ2
∙ R3
/ R2
= - 2В; 3.
Суммирование переменных напряжений исследовалось по схеме рис.5. При UВХ≈
= 1В; UВЫХ≈
= 4В (фаза сдвинута на 1800
); UВЫХ=
= - 4В; расчетные значения этих величин: U*
ВЫХ≈
= UВХ
∙ R3
/ R1
+ R3
/ R1
= 4В, что соответствует результатам измерений. 4.
Переходной процесс в интеграторе исследовался по схеме рис.7 На вход схемы подавались импульсы прямоугольной формы частотой 1 кГц. Скорость изменения выходного напряжения (по осциллограмме рис.8) VU
ВЫХ
= 10В/мс. 5.
Влияние амплитуды входного сигнала на переходный процесс в интеграторе показан на рис.9. VU
ВЫХ
= 20В/мс, что в два раза больше, чем в предыдущем эксперименте, то есть скорость изменения выходного напряжения интегратора пропорциональна амплитуде входного сигнала. А. При R1
= 5 кОм скорость изменения выходного сигнала увеличивается: VU
ВЫХ
= 20В/мс, что в 2 раза больше, чем в эксперименте по п.4 и равно значению в предыдущем эксперименте. В. При С1
= 0,02 мФ скорость изменения выходного сигнала (рис.11) уменьшается: VU
ВЫХ
= 5В/мс, что в 2 раза меньше, чем в эксперименте по п.4. Результаты измерений по п.4 - п.6 сведены в таблицу 1. Таблица 1 Результаты экспериментов со схемой интегратора 7.
Переходный процесс в схеме дифференциатора на ОУ исследовался по схеме рис.12, полученные осциллограммы представлены на рис.13. В. UВЫХ
= - R2
∙C1
∙ ∆ UВХ
/ ∆t= - R2
∙C1
∙VU
ВХ
= - 1В, что соответствует экспериментальным данным, показанным на рис.13. 8.
Для исследования влияния частоты входного напряжения, ее значение увеличено вдвое - 2 кГц (рис.14), следовательно, и скорость изменения входного напряжения (при той же амплитуде сигнала) увеличилась вдвое. А. VU
ВХ
= 8В/мс. Амплитуда выходного сигнала, также увеличилась вдвое (рис.14) в сравнении с предыдущим экспериментом (рис.13). В. UВЫХ
= - R2
∙C1
∙ ∆ UВХ
/ ∆t= - R2
∙C1
∙VU
ВХ
= - 2В, что соответствует экспериментальным данным, показанным на рис.6.14. 9.
Влияние сопротивления обратной связи (R2
) на выходное напряжение дифференциатора, которое в эксперименте увеличено до 10кОм. В. UВЫХ
= - 2В, что соответствует экспериментальным данным, показанным на рис.14 и в 2 раза больше, чем в эксперименте по п.7 (рис.13). 10.
Влияние емкости конденсатора схемы (С1
) на выходное напряжение дифференциатора, которое в эксперименте увеличено до 100нФ. А. Скорость изменения входного напряжения (рис.16) аналогична эксперименту по п.7 (рис.13) и п.9 (рис.15) - VU
ВХ
= 4В/мс. что соответствует экспериментальным данным, показанным на рис.14 и рис.15 и вдвое больше, чем в эксперименте по п.7 (рис.13). Таблица 2 Результаты экспериментов со схемой дифференциатора В результате проделанной работы с использованием средств моделирования программного комплекса "ElectronicsWorkbench" ознакомлены с применением ОУ для сложения двух постоянных, двух переменных, постоянного и переменного напряжений, дифференцирования и интегрирования входных сигналов. Экспериментальные данные, полученные в работе, подтверждены аналитическими расчетами.
|